DE20013405U1

DE20013405U1 - Multi-stage programmable gas generator, in particular for automotive airbag systems

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Publication number: DE20013405U1
Application number: DE20013405U
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Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2010-08-04
Also published as: DE10138246A1

Description

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3J>®£ ···; .*'..*· *· ·· Lell/3.8.2000Programmable multi-stage gas generator3J>®£ ···; .*'..*· *· ·· Lell/3.8.2000

Mehrstufiger programmierbarer Gasgenerator, insbesondere für Kfz-Airbagsysteme Multi-stage programmable gas generator, especially for automotive airbag systems

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Gasgenerator, insbesondere für Kfz-Airbagsysteme, bei dem in einem Gasbehälter gespeichertes und/oder darin erzeugtes Gas aus mehreren Auslassöffnungen des Gasbehälters austreten kann und . dann beispielsweise zum Befüllen eines Gassacks eines Kfz-Airbagsystems dient. Aus der DE 196 54 315 Al ist ein Hybrid-Gasgenerator zum Aufblasen von Airbags bekannt, der zwei Brennkammern aufweist, in denen jeweils eine Treibladung angeordnet ist. Die Brennkammern stehen mit einer Speicherkammer in Verbindung, welche mit einem unter einem bestimmten Druck stehenden Vorratsgas gefüllt ist. Die Speicherkammer weist eine mittels eines Schließelements verschlossene Auslassöffnung auf, wobei das Schließelement mittels eines stangenartigen Betätigungselements aufgestoßen wird, wenn die erste Treibladung aktiviert wird. Hierzu ist das stangenartige Betätigungselement mit seinem rückwärtigen Endbereich vor der Verbindungsöffhung der Brennkammer angeordnet, so dass dieser rückwärtige Bereich nach dem Aktivieren der Treibladung vom Druck des in der Brennkammer erzeugten heißen Gases beaufschlagt wird. Das Betätigungselement wird hierdurch bedrückt, so dass es mit seinem vorderen Ende das die Auslassöffnung der Speicherkammer verschließende Schließelement aufstößt. Die zweite Treibladung des Hybrid-Gasgenerators nach der DE 196 54 315 Al wird zeitlich verzögert angezündet, so dass der zeitliche Verlauf des Druckaufbaus entsprechenden Vorgaben angepasst werden kann.The invention relates to a multi-stage gas generator, in particular for motor vehicle airbag systems, in which gas stored in a gas container and/or generated therein can exit from several outlet openings of the gas container and is then used, for example, to fill a gas bag of a motor vehicle airbag system. DE 196 54 315 A1 discloses a hybrid gas generator for inflating airbags, which has two combustion chambers, in each of which a propellant charge is arranged. The combustion chambers are connected to a storage chamber, which is filled with a supply gas under a certain pressure. The storage chamber has an outlet opening closed by a closing element, wherein the closing element is pushed open by a rod-like actuating element when the first propellant charge is activated. For this purpose, the rod-like actuating element is arranged with its rear end region in front of the connection opening of the combustion chamber, so that this rear region is subjected to the pressure of the hot gas generated in the combustion chamber after the propellant charge is activated. The actuating element is thereby pressed so that its front end pushes open the closing element that closes the outlet opening of the storage chamber. The second propellant charge of the hybrid gas generator according to DE 196 54 315 A1 is ignited with a time delay so that the time course of the pressure build-up can be adapted to the corresponding specifications.

Nach der technischen Lehre dieses Standes der Technik ist es ebenfalls möglich, verschiedenartige Druckaufbaucharakteristiken durch die gezielte Verteilung der Treibladungen, durch die Steuerung der Anzündvorgänge und durch andere konstruktive Modifizierungen, wie beispielsweise die Bemessung des Querschnitts der Ausströmöffnungen der Brennkammern in den Flaschenteil bzw. den Gasbehälter zu realisieren.According to the technical teaching of this state of the art, it is also possible to realize different pressure build-up characteristics by the targeted distribution of the propellant charges, by the control of the ignition processes and by other design modifications, such as the dimensioning of the cross-section of the outflow openings of the combustion chambers in the bottle part or the gas container.

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3_#B©p·Programmable multi-stage gas generator3 _# B©p·

In einer Ausführungsform des Hybrid-Gasgenerators gemäß der DE 196 54 315In one embodiment of the hybrid gas generator according to DE 196 54 315

Al ist die Verwendung von zwei unterschiedlich dimensionierten Treibladungen dargestellt, die jeweils ein Betätigungselement für das Durchstoßen einer Membran antreiben, welche jeweils eine von zwei Auslassöffnungen der Speicherkammer verschließen. Auch bei dieser Ausführungsform werden die Treibladungen zeitlich verzögert gezündet, wobei durch die jeweils zuletzt gezündete Treibladung das Gasgemisch zusätzlich aufgeheizt wird.Al shows the use of two differently sized propellant charges, each of which drives an actuating element for piercing a membrane, which closes one of two outlet openings in the storage chamber. In this embodiment, too, the propellant charges are ignited with a time delay, with the gas mixture being additionally heated by the propellant charge ignited last.

Mit dem Hybrid-Gasgenerator gemäß der DE 196 54 315 Al lässt sich zwar ein vorgegebener zeitlicher Verlauf des Gasdrucks besser und einfacher realisieren, als dies mit einem einstufigen Gasgenerator möglich wäre. Nachteilig bei einem derartigen mehrstufigen Gasgenerator ist jedoch der hohe Entwicklungsaufwand, insbesondere Simulationsaufwand, bis der Gasgenerator einen vorgegebenen zeitlichen Druckverlauf innerhalb zulässiger Toleranzen einhält. Ein weiterer wesentlicher Nachteil sind seine hohen Fertigungskosten, die insbesondere durch die für die Ventilbetätigung erforderlichen Teile verursacht werden.With the hybrid gas generator according to DE 196 54 315 A1, a predetermined temporal progression of the gas pressure can be achieved better and more easily than would be possible with a single-stage gas generator. However, the disadvantage of such a multi-stage gas generator is the high development effort, in particular the simulation effort, until the gas generator adheres to a predetermined temporal pressure progression within permissible tolerances. Another significant disadvantage is its high manufacturing costs, which are caused in particular by the parts required for valve actuation.

Zudem verwenden alle bisher konzipierten oder gar ausgeführten Gasgeneratoren jedoch für jede Stufe mindestens einen eigenen Anzünder zur Öffnung von Ventilen, Membranen bzw. zur Erreichung einer Mehrstufigkeit. Damit wird neben den kostspieligeren Mehrstufen-Gasgeneratoren auch ein aufwendiges Sensorsystem zur Ansteuerung des Zündsystems und ein wesentlich aufwendigeres Zündsystem selbst notwendig.In addition, all gas generators designed or even built to date use at least one separate igniter for each stage to open valves, membranes or to achieve multi-stage operation. This means that in addition to the more expensive multi-stage gas generators, a complex sensor system is also required to control the ignition system and a much more complex ignition system itself.

Gefordert werden nun aber andererseits neben einer deutlichen Kostenreduzierung eine Mehrstufigkeit, die programmiert ablaufen kann, wenn der Gasgenerator nur einmal gezündet wurde: Beispielsweise die Erzeugung eines relativ kleinen Massenstromes, um den zunächst noch zusammengefalteten Sack langsam und damit schonend zu entfalten, dann aber diesen Sack dafür um so schneller in der dann noch zur Verfügung stehenden, nun etwas kürzeren Zeit, schnell aufzublasen - man möchte also die feststehende Gesamtfunktionszeit des Gasgenerators aufteilen in eine Schwachblasphase undOn the other hand, in addition to a significant reduction in costs, a multi-stage system is now required that can be programmed when the gas generator has only been ignited once: For example, the generation of a relatively small mass flow in order to slowly and gently unfold the initially folded bag, but then to inflate this bag all the more quickly in the time still available, which is now somewhat shorter - so the fixed total operating time of the gas generator is to be divided into a weak blowing phase and

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3J3®p··* jProgrammable multi-stage gas generator3J3®p··* j

in eine Starkblasphase! - und das, ohne dafür ein zweites Zündsignal liefern und in Form eines teueren Anzündstücks im Gasgenerator verwirklichen zu müssen!into a strong blowing phase! - and all this without having to provide a second ignition signal and implement it in the form of an expensive ignition piece in the gas generator!

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator, insbesondere für Kfz-Airbagsysteme, zu schaffen, der einfach unter Berücksichtigung von Vorgaben für einen zeitlichen Druckverlauf zu entwickeln ist, der hinsichtlich seiner Aufblascharakteristik einfach an vorgegebene Erfordernisse anpassbar und flexibel einsetzbar ist und der dabei nur von einem Anzünder bzw. nur von einem Zündsignal angesteuert wird.The invention is therefore based on the object of creating a gas generator, in particular for motor vehicle airbag systems, which can be easily developed taking into account specifications for a temporal pressure curve, which can be easily adapted to predetermined requirements and used flexibly with regard to its inflation characteristics and which is only controlled by one igniter or only by one ignition signal.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem with the features of patent claim 1.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Gasströme sehr einfach durch Öffnungen massenstrommäßig gesteuert werden können und diese Öffnungen durch platzende Membranen definiert - aber dennoch sehr schnell freigegeben werden können.The invention is based on the realization that gas flows can be controlled very easily in terms of mass flow through openings and that these openings can be defined by bursting membranes - but can still be released very quickly.

Der mehrstufige Gasgenerator nach der Erfindung umfasst daher mindestens einen Gasbehälter, in welchem ein Vorratsgas enthalten und/oder in welchem Gas erzeugbar und/oder in welchem Gas zuführbar ist, wobei der Gasbehälter mehrere, in Ausströmrichtung hintereinander angebrachte Öffhungsvorrichtungen bzw. offenbare Auslass-Öffnungen aufweist (diese Auslassquerschnitte liegen damit in Reihe nacheinander bezogen auf die Wirkungsrichtung des Öffhungsmechanismus, wobei die Auslassöffnungen hinsichtlich ihrer jeweils einzelnen Querschnitte und hinsichtlich der Gesamtquerschnittsfläche bewusst strömungsbestimmend für den Massenstrom des Gases ausgebildet sind.The multi-stage gas generator according to the invention therefore comprises at least one gas container in which a storage gas is contained and/or in which gas can be generated and/or in which gas can be supplied, wherein the gas container has a plurality of opening devices or openable outlet openings arranged one behind the other in the outflow direction (these outlet cross sections are thus arranged in series one after the other in relation to the direction of action of the opening mechanism, wherein the outlet openings are deliberately designed to determine the flow for the mass flow of the gas with regard to their individual cross sections and with regard to the total cross-sectional area.

Hierbei wird bewusst ausgenutzt, dass das Öffhungsverhalten von Membranen oder membranartig eingeschweißten Platten (das sind Platten, die auf der strömungsabgewandten Seite definiert so eingeschweißt sind, dass beim entsprechenden Differenzdruck die Schweißnaht aufreißt und die Platte so aufgerissen wird, während Membranen immer so eingeschweißt werden, dass beim entsprechenden Differenzdruck das Material der Membran quasi von der freizugebenden Öffnung ausgestanzt wird, diese wirkt damit als Matrize - die Membranen befinden sich damit voll im mit Gas gefüll-This deliberately exploits the fact that the opening behavior of membranes or membrane-like welded plates (these are plates that are welded on the side facing away from the flow in such a way that the weld seam tears open at the corresponding differential pressure and the plate is thus torn open, while membranes are always welded in such a way that at the corresponding differential pressure the material of the membrane is virtually punched out of the opening to be released, which thus acts as a matrix - the membranes are thus fully in the gas-filled

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3J>0£*Programmable multi-stage gas generator3J>0£*

ten Behälter und strömungsmäßig vor der freizugebenden Öffnung, während die Platten sich strömungsmäßig nach der freizugebenden Öffnung befinden!) so gesteuert werden kann, dass das Platzen einer derartigen Kaskade von Membranen bzw. Aufgehen definiert eingeschweißter Platten und damit hermetisch abgedichteter Gasvolumina zeitlich nacheinander und dabei zwangsweise nach dem Öffnen der ersten Membran bzw. Platte immer dann erfolgt, wenn der Druckunterschied an der jeweiligen Membran bzw. Platte gerade den Berstdruck bzw. Öffnungsdruck dieser Membran bzw. Platte erreicht:container and in terms of flow in front of the opening to be released, while the plates are in terms of flow after the opening to be released!) can be controlled in such a way that the bursting of such a cascade of membranes or the opening of defined welded plates and thus hermetically sealed gas volumes takes place one after the other and necessarily after the opening of the first membrane or plate whenever the pressure difference at the respective membrane or plate just reaches the bursting pressure or opening pressure of this membrane or plate:

Bei geschickter Auslegung räumlich hintereinander angebrachter, jeweils mit anderen Drücken und sogar anderen Gasen gefüllter Flaschenteile bewirkt damit das Öffnen der ersten, der Ausblasöffhung am nächsten liegenden Membran bzw. Platte nach einer einstellbaren Zeit zwangsweise das Öffnen der nächsten bedrückten Kammer usw. wie folgt:With a clever design of bottle parts arranged one behind the other, each filled with different pressures and even different gases, the opening of the first membrane or plate closest to the blow-out opening will force the opening of the next pressurized chamber after an adjustable time, and so on, as follows:

Zunächst strömt nach dem Öffnen der ersten, der Ausblasöffhung des Gasgenerators am nächsten liegenden Membran bzw. Platte Gas aus dem ersten bedrückten Volumen aus, der Innendruck sinkt damit, damit sinkt aber auch der Gegendruck an der zweiten Membran bzw. Platte; wenn der Differenzdruck an dieser zweiten Membran bzw.Firstly, after opening the first membrane or plate closest to the gas generator's outlet opening, gas flows out of the first pressurised volume, the internal pressure drops as a result, but the counterpressure on the second membrane or plate also drops; if the differential pressure on this second membrane or plate is

Platte kleiner wird als der Berstdruck bzw. Öffnungsdruck der zweiten Membran bzw. Platte, wird diese zwangsweise zerstört bzw. geht auf. Gas strömt aus dem zweiten bedrückten Volumen aus, der Druck sinkt damit auch hier, bis auch an der Schnittstelle dritte Membran der Differenzdruck zum Bersten bzw. Öffnen ausreicht usw If the pressure of the second plate becomes smaller than the bursting pressure or opening pressure of the second membrane or plate, it is inevitably destroyed or opens. Gas flows out of the second pressurized volume, the pressure drops here too, until the differential pressure at the interface of the third membrane is sufficient to burst or open, etc.

Das Öffnen der einzelnen kaskadierten Gasbehälter erfolgt damit zwangsweise zeitlich hintereinander, nachdem die erste Membran geöffnet wurde.The opening of the individual cascaded gas containers therefore necessarily takes place one after the other after the first membrane has been opened.

Das Prinzip ist theoretisch auf für die Praxis beliebig viele Stufen ausweitbar.
Die Öffnungen für den Gasstrom liegen damit räumlich in der Art einer Serienschaltung hintereinander, während die Öffnungen bei herkömmlichen mehrstufigen Gasgeneratoren immer räumlich nebeneinander angeordnet sind, quasi in einer Art Parallelschaltung der Ventilöffhungen, so auch bei Anmeldung Nr. 10033324-9.The principle can theoretically be extended to any number of levels required for practical use.
The openings for the gas flow are thus spatially arranged one behind the other in the manner of a series connection, whereas the openings in conventional multi-stage gas generators are always spatially arranged next to one another, in a kind of parallel connection of the valve openings, as is also the case in application no. 10033324-9.

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Eine Abart dieses Verfahrens liegt vor, wenn man entweder eine Membran mit örtlich unterschiedlicher Wandstärke einbaut, vgl. Figur 1 und 2a bis 2c, eine mindestens zweigeteilte membranartig eingeschweißte Platte als Abschluß eines Gasbehälters verwendet, Figur 2d bis 2f, oder die Membran selbst oder deren Träger innerhalb des Gasgenerators durch den erzeugten Überdruck sich ausreißen und über die Gasaustrittsöfmung des Gasgenerators schieben lässt, vgl. hierzu Figur 7 und 8:A variation of this method is when one either installs a membrane with locally different wall thicknesses, see Figures 1 and 2a to 2c, uses a membrane-like welded plate that is at least two-part, as the closure of a gas container, Figures 2d to 2f, or allows the membrane itself or its carrier within the gas generator to tear out due to the excess pressure generated and push it over the gas outlet opening of the gas generator, see Figures 7 and 8:

Damit wird zunächst eine nur kleine Öffnung für das ausströmende Gas freigegeben, wohingegen die gesamte Öffnung hier erst dann frei wird, wenn bei gleichzeitig stattfindendem Gasfluß in den Gasbehälter der Innendruck hier so stark angestiegen ist, dass die noch stehende Membran aufreißt, ausreißt oder die restliche Platte ausgedrückt wird! (die Brennkammer bläst beispielhaft strahlartig in den Gasbehälter so stark hinein, dass der Massenstrom hinein größer ist als der Massenstrom des Mischgases aus der verbleibenden Öffnung dieses Behälters heraus Richtung Gasaustritt).This initially opens up only a small opening for the escaping gas, whereas the entire opening is only opened up when the internal pressure has risen so much, while the gas is flowing into the gas container at the same time, that the membrane that is still standing ruptures, tears out or the remaining plate is pushed out! (For example, the combustion chamber blows jet-like into the gas container so strongly that the mass flow into it is greater than the mass flow of the mixed gas from the remaining opening of this container in the direction of the gas outlet).

Durch diesen Kunstgriff können in einer Baustufe zwei Funktionsstufen realisiert werden! This trick allows two functional levels to be realized in one construction phase!

Als Einstellgrößen für den aus dem Generator austretenden Massenstrom gibt es damit bei der erfindungsgemäßen seriellen Anordnung der steuerbaren Öffnungen bzw. Druckkammern folgende Parameter bzw. Einflußgrößen:The following parameters or influencing factors are therefore available as setting variables for the mass flow exiting the generator in the serial arrangement of the controllable openings or pressure chambers according to the invention:

1. Das Volumen der einzelnen bedrückten und von den Membranen bzw. Platten abgeschlossen Flaschenteile1. The volume of the individual bottle parts that are pressurized and sealed by the membranes or plates

2. Die Gasart in den einzelnen Volumina — theoretisch kann beispielsweise in der ersten Kammer Helium sein, in der zweiten Luft, in der dritten ein Flüssiggas um beispielsweise den Kammerdruck möglichst lange durch den Phasenübergang flüssig-gasförmig stabil zu halten, das Expandieren nach dem Aufblasen des Sackes durch die Phasenumwandlung im Sack selbst noch zu ermöglichen oder zusätzlich Energie zu erzeugen durch das Entflammen des Gasgemisches, sofern das Flüssiggas entzündlich bzw. brennbar ist, es kann Gas in fester Form, beispielsweise Trockeneis eingebracht werden, weiter inertes Gas wie wie Helium, Argon,2. The type of gas in the individual volumes - theoretically, for example, there can be helium in the first chamber, air in the second, and a liquid gas in the third, for example to keep the chamber pressure stable for as long as possible through the liquid-gas phase transition, to enable expansion after the bag has been inflated through the phase transition in the bag itself, or to generate additional energy by igniting the gas mixture, provided that the liquid gas is flammable or combustible, gas in solid form, for example dry ice, can be introduced, as well as inert gas such as helium, argon,

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Kohlendioxid, Stickstoff oder Gase mit gespeicherter innerer Energie wie Butan, Propan, Wasserstoff, AcetylenCarbon dioxide, nitrogen or gases with stored internal energy such as butane, propane, hydrogen, acetylene

3. Der jeweilige Gasdruck, der in Abhängigkeit zur Belastungsfahigkeit der Membran in jeder Kammer anders sein kann3. The respective gas pressure, which can be different in each chamber depending on the load capacity of the membrane

4. Das Material der Membran4. The material of the membrane

5. Die Dicke der Membran5. The thickness of the membrane

6. Die Geometrie der Membran ( gleichmäßig dick oder sich zur Mitte hin verjüngend 6. The geometry of the membrane (uniform thickness or tapering towards the center

7. Die Oberflächenstruktur der Membran (glatt oder genarbt bzw. gekerbt, um das Berstverhalten selbst steuern zu können)7. The surface structure of the membrane (smooth or grained or notched to control the bursting behavior)

8. Die Querschnittsfläche der von den Membranen bzw. Platten verschlossenen Auslaßöffhungen 8. The cross-sectional area of the outlet openings closed by the membranes or plates

9. Die Form der Querschnittsfläche, d.h. in Strömungsrichtung konstant bleibend, konkav sich verkleinernd, konvex sich vergrößernd oder lavaldüsenartig sich zunächst verkleinernd, dann wieder sich vergrößernd - damit lässt sich zusätzlich sowohl die Mischcharakteristik wie das Strömungsverhalten sehr dezidiert den Erfordernissen bzw. Vorgaben anpassen9. The shape of the cross-sectional area, i.e. remaining constant in the direction of flow, concavely decreasing, convexly increasing or Laval-nozzle-like initially decreasing and then increasing again - this also allows both the mixing characteristics and the flow behavior to be adapted very specifically to the requirements or specifications

10. Die Ausgestaltung der Kanten der Öffnung, an denen die Membranen ausgestanzt werden10. The design of the edges of the opening where the membranes are punched out

11. Die Ausgestaltung der Schweißnaht bei den membranartig eingeschweißten Platten 11. The design of the weld seam in the membrane-like welded plates

12. Die Ausgestaltung der beschleunigenden Aufhahmebohrung für die eingeschweißten Platten (d.h. liegt die Platte direkt auf dem die Öffnung bildenden Flaschenabschluß auf oder ist die Platte mehrere Millimeter oder gar Zentimeter tief im Material des Flaschenabschlusses eingelassen und wird daher beim Aufreißen der Schweißnaht erst länger beschleunigt, wobei die Platte hierbei das Gas davor verdichtet bzw. vor sich herschiebt)12. The design of the accelerating receiving hole for the welded-in plates (i.e. does the plate lie directly on the bottle cap forming the opening or is the plate embedded several millimetres or even centimetres deep in the material of the bottle cap and is therefore accelerated for a longer period when the weld seam is torn open, whereby the plate compresses the gas in front of it or pushes it in front of it)

13. Die Größe der Masse, die auslassseitig vor der Membran in der freizumachenden Öffiiung angebracht ist13. The size of the mass that is installed on the outlet side in front of the diaphragm in the opening to be cleared

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14. Die Art der Befestigung dieser Masse in bzw. an der freizumachenden Öffnung14. The method of fastening this mass in or at the opening to be cleared

(Kleben, Verstiften, Verkeilen), um damit das Öffhungsverhalten dieser Öffnung in weiten Grenzen variieren zu können!(Gluing, pinning, wedging) in order to be able to vary the opening behaviour of this opening within wide limits!

15. Die Ausbildung des Dichtsystems bzw. des Spalts zwischen der abdichtenden bzw. absperrenden Platte und der freizumachenden Öffnung - beispielsweise kann eine geringe Leckage von einer bedrückten Kammer in die vorherige erwünscht sein, um massenstrommäßig einen Übergang von einer Stufe zur nächsten zu verwirklichen! 15. The design of the sealing system or the gap between the sealing or blocking plate and the opening to be cleared - for example, a small leakage from a pressurized chamber into the previous one may be desired in order to achieve a transition from one stage to the next in terms of mass flow!

16. Die Zahl der jeweils bei gleichem Druckniveau sich öffnenden Öffnungen einer jeden Druckkammer (beispielsweise kann eine oder mehrere Kammern durch eine Platte abgeschlossen werden, in der sich neben einer Zentralbohrung noch drei weiter außen angebrachten größere Bohrungen befinden; alle Bohrungen sind mit Membranen oder membranartig eingeschweißten Platten verschlossen; wird nun die Zentralbohrung bei Erreichen des Berstdrucks der hier aufgebrachten Membran geöffnet, strömt Gas aus dieser Kammer ab, nach programmierter Zeit wird damit die nächste Druckflasche geöffnet, die nun so viel Gasmenge in die vorige Kammer strömen lässt, dass hier der Druck nun trotz offener Zentralbohrung höher ansteigt, als diese Kammer überhaupt vorher bedrückt war, worauf erst die Membranen vor den äußeren Bohrungen bersten, siehe hierzu Figur 6: Damit karin also beispielsweise ein hoher Massenstrom aus dem Generator bewirkt werden, obwohl zeitlich vorher ein geringerer Massenstrom gefordert war - eine Forderung, die sonst nur durch das Öffnen eines Teilstücks der Membran oder Platte (siehe Figur 2) bzw. durch eine während der Funktion des Generators erzwungene Verschiebung gleich des ganzen Flaschenabschlusses möglich ist (siehe Figur 7 und 8)16. The number of openings of each pressure chamber that open at the same pressure level (for example, one or more chambers can be closed off by a plate in which, in addition to a central hole, there are three larger holes further out; all holes are closed with membranes or membrane-like welded plates; if the central hole is opened when the bursting pressure of the membrane applied here is reached, gas flows out of this chamber, after a programmed time the next pressure bottle is opened, which now allows so much gas to flow into the previous chamber that the pressure here now rises higher than this chamber was previously pressurised despite the central hole being open, whereupon the membranes in front of the outer holes burst, see Figure 6: So that, for example, a high mass flow can be achieved from the generator, although a lower mass flow was required previously - a requirement that could otherwise only be met by opening a section of the membrane or plate (see Figure 2) or by a forced displacement of the entire chamber during the function of the generator. Bottle closure is possible (see Figures 7 and 8)

17. Die Querschnittsverhältnisse der einzelnen Öffnungen17. The cross-sectional ratios of the individual openings

18. Die Verschiedenheit in der Festigkeit der hier eingesetzen Membranen bzw. die Festigkeit der bei den Platten eingebrachten Schweißnähte18. The difference in the strength of the membranes used here or the strength of the welds on the plates

19. Die Verschiedenheit der Ausgestaltung der hier verwendeten Öffnungen.19. The diversity of the design of the openings used here.

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20. Die Beladung der Brennkammer mit geometrisch und materialmäßig unterschiedlichen Treibladungen == wird hier nur als weitere Steuerungsmöglichkeit für den Massenstrom angeführt aber nicht ausgeführt, weil die Möglichkeiten hier trivial und eingeführt sind.
520. The loading of the combustion chamber with geometrically and materially different propellant charges == is only mentioned here as a further control option for the mass flow but is not carried out because the possibilities are trivial and established here.
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Die Wirkung aller oben aufgelisteten Einfußgrößen wird in einer Rechnersimulation zunächst grob erfasst und danach in einigen wenigen Versuchen nachgewiesen bzw. optimiert!The effect of all the influencing factors listed above is first roughly recorded in a computer simulation and then demonstrated or optimized in a few tests!

Nach einer Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Gasgenerator als Hybrid-Gasgenerator ausgebildet, wobei das gleiche Verfahren auch für einen reinen Kaltgasgenerator möglich ist - es muß lediglich die erste Membran bzw. Platte definiert und zum kommandierten Zeitpunkt zerstört bzw. geöffnet werden. Die hier dann möglichen Öfmungsarten sind in den Figuren 10 bis 14 skizziert.According to one embodiment, the gas generator according to the invention is designed as a hybrid gas generator, whereby the same method is also possible for a pure cold gas generator - only the first membrane or plate has to be defined and destroyed or opened at the commanded time. The possible opening types here are outlined in Figures 10 to 14.

Die Auslassöffnungen des Gasbehälters sind vorzugsweise mittels jeweils einer zerstörbaren Membran verschlossen. Die Membran ist vorzugsweise so ausgebildet und dimensioniert, dass sie lediglich Zugspannungen übertragen kann. Dies hat zur Folge, dass die Membran bei einer ausreichenden Störung des Spannungsfeldes an einer beliebigen Stelle sprungartig platzt oder aufreißt und den gesamten Öfmungsquerschnitt sprungartig (d.h. extrem schnell) freigibt.The outlet openings of the gas container are preferably each closed by means of a destructible membrane. The membrane is preferably designed and dimensioned in such a way that it can only transmit tensile stresses. This means that if the stress field is sufficiently disturbed, the membrane suddenly bursts or tears open at any point and suddenly (i.e. extremely quickly) releases the entire opening cross-section.

Besteht die Forderung nach extrem schneller Öffnung nicht, werden mit Vorteil auch die membranartig offenbaren Platten für das Verschließen der Öffnungen der einzelnen Druckkammern verwendet.If there is no requirement for extremely fast opening, the membrane-like opening plates are also advantageously used to close the openings of the individual pressure chambers.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
30The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawing. In the drawing:
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines zweistufigen Hybrid-Gasgenerators, wobei der pyrotechnische Teil des Generators stets nicht alsFig. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a two-stage hybrid gas generator, whereby the pyrotechnic part of the generator is always not used as

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3.pGQProgrammable multi-stage gas generator3.pGQ

vollwertige Stufe mitgerechnet wird, auch wenn sich der hier erzeugte Gasstrom natürlich den Massenströmen aus den einzelnen Flaschenteilen überlagert; full stage is included, even if the gas flow generated here naturally overlaps the mass flows from the individual bottle parts;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer Zweistufigkeit durch das Öffnen einer Membran mit variabler Materialdicke sowie das gleichwertige Öffnen einer Teilfläche einer membranartig eingeschweißten festen Platte;Fig. 2 is a schematic representation of the operation of a two-stage system by opening a membrane with variable material thickness and the equivalent opening of a partial surface of a membrane-like welded solid plate;

Fig. 3 den damit erzielbaren Kannendruckverlauf (als Kanne wird weltweit ein großes geschlossenes Druckgefäß bezeichnet, dessen Innenvolumen genormt ist, in den die Gasgeneratoren anstelle des normalerweise an den Gasgenerator angeflanschten Sackes / Airbags einblasen, um hierbei den Druckverlauf aufzunehmen: Damit wird die Leistung jedes damit geprüften Gasgenerators in einfacher und reproduzierbarer Weise mit der eines anderen vergleichbar und damit wertbar);Fig. 3 the can pressure curve that can be achieved with it (a can is the name given worldwide to a large closed pressure vessel with a standardized internal volume into which the gas generators blow instead of the bag/airbag normally flanged to the gas generator in order to record the pressure curve: This makes it possible to compare the performance of each gas generator tested with it in a simple and reproducible way with that of another and thus to evaluate it);

Fig. 4a einen Längsschnitt durch eine Ausfuhrungsform eines zweistufigen Hybrid-Gasgenerators für einen im Vergleich zu Figur 3 völlig umgedrehten Druckverlauf in der Kanne, wobei hier beispielhaft nur Membranen mit örtlich nicht variabler Dicke verwendet werden (gleichartig: Nur einteilige, membranartig eingeschweißte Platten, hier aber nicht eingezeichnet, Prinzip nach Figur 15);Fig. 4a shows a longitudinal section through an embodiment of a two-stage hybrid gas generator for a pressure curve in the can that is completely reversed compared to Figure 3, whereby only membranes with locally non-variable thickness are used here as an example (similar: only one-piece, membrane-like welded plates, but not shown here, principle according to Figure 15);

Fig. 4b den damit erzielbaren KannendruckverlaufFig. 4b the achievable can pressure curve

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines dreistufigen Hybrid-Gasgenerators, wobei hier beispielhaft wieder nur Membranen mit örtlich nicht variabler Dicke verwendet werden (gleichartig: Nur einteilige, membranartig eingeschweißte Platten, hier aber nicht eingezeichnet, Prinzip nach Figur 18 und 19)Fig. 5 shows a longitudinal section through an embodiment of a three-stage hybrid gas generator, whereby here, as an example, only membranes with locally non-variable thickness are used (similar: only one-piece, membrane-like welded plates, but not shown here, principle according to Figures 18 and 19)

Fig. 6 Den damit erreichbaren KannendruckverlaufFig. 6 The achievable can pressure curve

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3.pocProgrammable multi-stage gas generator3.poc

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Ausfuhrungsform eines vierstufigen Hybrid-Gasgenerators, wobei hier beispielhaft wieder nur Membranen mit örtlich nicht variabler Dicke verwendet werden (gleichartig: Nur einteilige, membranartig eingeschweißte Platten, hier aber nicht eingezeichnet, Prinzip nach Figur 18 und 19)Fig. 7 shows a longitudinal section through an embodiment of a four-stage hybrid gas generator, whereby here, as an example, only membranes with locally non-variable thickness are used (similar: only one-piece, membrane-like welded plates, but not shown here, principle according to Figures 18 and 19)

Fig. 8a einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines vierstufigen Hybrid-Gasgenerators vor der Aktivierung, wobei hier beispielhaft wieder nur Membranen mit örtlich nicht variabler Dicke verwendet werden (gleichartig: Nur einteilige, membranartig eingeschweißte Platten, hier aber nicht eingezeichnet, Prinzip nach Figur 18 und 19). Anstelle der Öffnung von zusätzlichen Membranen oder Plattenteilen für die zweite Stufe wird hier jedoch gleich der ganze Membranträger einfach vom Innendruck verschoben und damit der gesamte Innenquerschnitt für den Gasfluß der zweite Stufe freigegeben!Fig. 8a shows a longitudinal section through an embodiment of a four-stage hybrid gas generator before activation, whereby here, as an example, only membranes with a locally non-variable thickness are used (similar: only one-piece, membrane-like welded plates, but not shown here, principle according to Figures 18 and 19). Instead of opening additional membranes or plate parts for the second stage, however, the entire membrane carrier is simply displaced by the internal pressure and thus the entire internal cross section is released for the gas flow of the second stage!

Fig. 8b Der vierstufige Gasgenerator nach Aktivierung bei Funktion der zweiten Stufe, die dritte und vierte Stufe des Gasgenerators sind hier noch nicht zugeschaltet (Membranen 43 und 45 sind noch geschlossen).Fig. 8b The four-stage gas generator after activation when the second stage is functioning, the third and fourth stages of the gas generator are not yet switched on (membranes 43 and 45 are still closed).

Fig. 9 Der Kannendruckverlauf für die vierstufigen Gasgeneratoren nach Figur 7 bis 8b.Fig. 9 The can pressure curve for the four-stage gas generators according to Figures 7 to 8b.

Fig. 10 Die Ausfuhrungsform eines zweistufigen Gasgenerators: Die Zweistufigkeit wird wie schon aufgezeigt durch die Verwendung einer Membran 69 mit örtlich variabler Dicke, die Membran selbst wird hier von einer kleinen Membran 61 aufgeschossen, das Projektil selbst ist also ebenfalls wieder eine Membran, die vorher gleichzeitig die Brennkammer 150 mit der Aktivierungseinrichtung 19 hermetisch dicht abschließt.Fig. 10 The embodiment of a two-stage gas generator: The two-stage design is achieved, as already shown, by using a membrane 69 with locally variable thickness, the membrane itself is shot up by a small membrane 61, the projectile itself is thus also a membrane, which at the same time hermetically seals the combustion chamber 150 with the activation device 19.

Fig. 11 Die Prinzipdarstellung verschiedener Öfmungsverfahren für die beim Mehrstufer verwendete erste Membran der jeweils hintereinander geschalteten Membranen: Aufstechen mit pyrotechnisch aktivierter Hohlnadel, elektromagnetisch betätigter Hohlnadel und pneumatisch betätigter Hohlnadel.Fig. 11 The principle representation of different opening methods for the first membrane used in the multi-stage device of the membranes connected in series: piercing with pyrotechnically activated hollow needle, electromagnetically actuated hollow needle and pneumatically actuated hollow needle.

Fig. 12 Wie Figur 11, die jeweiligen Aktuatoren sind hier jedoch im mit Speichergas 144 bedrückten Volumen des Gasgenerators 70 eingebaut.Fig. 12 As in Figure 11, but the respective actuators are installed in the volume of the gas generator 70 pressurized with storage gas 144.

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Fig. 13 Die Prinzipdarstellung weiterer verschiedener Öffhungsverfahren für die beim Mehrstufer verwendete erste Membran der jeweils hintereinander geschalteten Membranen: Wegdrücken einer Membran-Stützeinrichtung (Balken) 77 durch einen pyrotechnischen Aktuator76 oder durch einen Elektromagneten bzw. einen pneumatischen Kolben.Fig. 13 The principle representation of further different opening methods for the first membrane of the series-connected membranes used in the multi-stage device: pushing away a membrane support device (bar) 77 by a pyrotechnic actuator 76 or by an electromagnet or a pneumatic piston.

Fig. 14 Prinzipdarstellung der Membran-StützeinrichtungFig. 14 Schematic diagram of the membrane support device

Fig. 15 Die Prinzipdarstellung weiterer verschiedener Öffhungsverfahren für die beim Mehrstufer verwendete erste Membran der jeweils hintereinander geschalteten Membranen: Wirbelstrominduziertes direktes Ausdrücken der Membran 160 (Figur 15a) und durch Wirbelströme angetriebene Stanzvorrichtung / Hohlnadel 154 (Figur 15b), die Erregerspule 152 ist jeweils im vom Speichergas 12 erfüllten Volumen des Gasbehälters 10 untergebracht. Fig. 16: Wie Figur 15, die Erregerspulen sind hier jedoch in der auf die erste Membran folgende Wirbelkammer bzw. im Raum mit den Auslassöffnungen 8 eingebaut, sie werden also vom Speichergas nicht bedrückt, aber auch nicht von Umwelteinflüssen geschützt. Allerdings müssen dafür die Kabeldurchführungen nicht hermetisch dicht ausgeführt werden.Fig. 15 The principle diagram of other different opening methods for the first membrane used in the multi-stage system of the membranes connected in series: Eddy current-induced direct pressing out of the membrane 160 (Fig. 15a) and eddy current-driven punching device/hollow needle 154 (Fig. 15b), the excitation coil 152 is housed in the volume of the gas container 10 filled with the storage gas 12. Fig. 16: As in Fig. 15, but here the excitation coils are installed in the vortex chamber following the first membrane or in the space with the outlet openings 8, so they are not pressurized by the storage gas, but are also not protected from environmental influences. However, the cable feedthroughs do not have to be hermetically sealed for this.

Fig. 17 Wie Figur 15 bzw. 16, die Energiezuführung für die Erregerspule 152 erfolgt nun aber jeweils über eine außen angebrachte Feldspule 158. Hierbei ist es unerheblich, ob die Erregerspule 152 im gasbedrückten Teil des Gasbehälters 10 angebracht sind, oder außerhalb, es ist ebenfalls unerheblich, ob die Membran durch die direkte Einwirkung des Erregerfeldes aufgestoßen wird oder über ein irgendwie gestaltetes Werkzeug, das insbesondere die Form einer Hohlnadel hat, in dem die Wirbelströme durch den Stromanstieg in der Erregerspule erzeugt werden und das Werkzeug daraufhin geFig. 17 As in Figure 15 or 16, but the energy supply for the excitation coil 152 is now carried out via an externally mounted field coil 158. It is irrelevant whether the excitation coil 152 is mounted in the gas-pressurized part of the gas container 10 or outside it, it is also irrelevant whether the membrane is pushed open by the direct effect of the excitation field or by a tool of some kind, which in particular has the shape of a hollow needle, in which the eddy currents are generated by the current increase in the excitation coil and the tool is then

gen die zu öffnende Membran gedrückt wird.against the membrane to be opened is pressed.

Fig. 18: Drei mögliche Ausführungsformen eines Plattensystems, das anstelle eines Membransystems, bestehend aus Membranträger und Membran, eingesetzt werden kann, um zum vorher bestimmten Zeitpunkt eine Öffnung für die Entleerung eines mit einem Speichergas bedrückten Volumens freizugeben.Fig. 18: Three possible embodiments of a plate system that can be used instead of a membrane system consisting of a membrane carrier and a membrane to open an opening for the emptying of a volume pressurized with a storage gas at a predetermined time.

Fig. 19: Eine weitere mögliche Ausführungsform eines Plattensystems, hier bestehend aus einer frei beweglichen Platte 108 bzw. 109, das erst nach Errei-Fig. 19: Another possible embodiment of a plate system, here consisting of a freely movable plate 108 or 109, which only after reaching

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chen des Berstdrucks einer aufliegenden Membran oder Folie 81 bzw. 112 bedrückt wird und danach erst nach einer vorgewählten, durch die Masse der Platte, deren Querschnitt, dem auf sie einwirkenden Druck und der Beschleunigungsstrecke 113 bestimmten Zeit die Öffnung für die Gasströmung frei macht.ces of the bursting pressure of a membrane or film 81 or 112 lying on top and then only after a preselected time determined by the mass of the plate, its cross-section, the pressure acting on it and the acceleration distance 113 does the opening open for the gas flow.

Der in Fig. 1 dargestellte Hybrid-Gasgeneratör 1 ist zweistufig ausgebildet und umfasst eine Brennkammer 2 und einen Gasbehälter 12. Die Brennkammer 2 ist an ihrem rückwärtigen Ende mittels eines Verschlussteils 20 verschlossen, wobei im Verschlussteil 20 mindestens eine Aktiviervorrichtung 19 zum Aktivieren eines gaserzeugenden Materials in der Brennkammer 2 (nicht gezeichnet) angeordnet ist. Die Aktiviervorrichtung 19 ist vorzugsweise als mittels eines elektrischen Signals ansteuerbarer Anzünder ausgebildet. Die axial verlaufenden Wandungen der Brennkammer 2 können, wie in Fig. 1 dargestellt, vorzugsweise als Rohrabschnitt ausgebildet sein.The hybrid gas generator 1 shown in Fig. 1 is designed in two stages and comprises a combustion chamber 2 and a gas container 12. The combustion chamber 2 is closed at its rear end by means of a closure part 20, wherein at least one activation device 19 for activating a gas-generating material in the combustion chamber 2 (not shown) is arranged in the closure part 20. The activation device 19 is preferably designed as an igniter that can be controlled by means of an electrical signal. The axially extending walls of the combustion chamber 2 can, as shown in Fig. 1, preferably be designed as a pipe section.

Der Gasbehälter 10, dessen axial verlaufende Außenwandung ebenfalls als Rohrabschnitt ausgebildet sein kann, ist an seinem vorderen, der Brennkamme 2 zugewandten Ende, mit einem Endstück 16 verbunden, in welchem, vorzugsweise in der Achse der Brennkammer 2 verlaufend, ein Führungskanal mit einem darin steckenden Projektil 5 ausgebildet ist. Das Endstück 16 ist ebenfalls mit den vorderen Enden der die Brennkammern 2 bildenden Rohrabschnitte verbunden. Diese Elemente können aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff bestehen. Anstelle des in Fig. 1 dargestellten mehrteiligen Aufbaus können die genannten Elemente selbstverständlich auch ganz oder teilweise einstückig miteinander ausgebildet sein.The gas container 10, whose axially extending outer wall can also be designed as a pipe section, is connected at its front end facing the combustion chamber 2 to an end piece 16 in which a guide channel with a projectile 5 inserted therein is formed, preferably running in the axis of the combustion chamber 2. The end piece 16 is also connected to the front ends of the pipe sections forming the combustion chambers 2. These elements can be made of metal or a suitable plastic. Instead of the multi-part structure shown in Fig. 1, the elements mentioned can of course also be formed completely or partially in one piece with one another.

Im vorderen Endbereich des Gasbehälters 10 sind Auslassöffnungen 8 vorgesehen, durch die das im Gasbehälter 10 gespeicherte Gas 12 nach außen gewollt dann abströmt, wenn die Auslassmembran zerstört ist und sich damit der Gasbehälter entlädt. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist die Auslassmembrane, bestehend aus dem Randteil 32, dem dicken Abschnitt 9 und dem dünnen Zentralteil 30 in einem Verschlusselement 7 gehalten, welches im vorderen Endbereich des Rohrabschnitts des Gasbehälters 10 angeordnet und mit diesem dicht verbunden ist. Das Verschlüssele-Outlet openings 8 are provided in the front end area of the gas container 10, through which the gas 12 stored in the gas container 10 flows out when the outlet membrane is destroyed and the gas container is discharged. In the exemplary embodiment shown, the outlet membrane, consisting of the edge part 32, the thick section 9 and the thin central part 30, is held in a closure element 7, which is arranged in the front end area of the pipe section of the gas container 10 and is tightly connected to it. The encryption

ment 7 kann wiederum aus Metall oder Kunststoff bestehen und mit dem Rohrabschnitt des Gasbehälters verschweißt oder einstückig mit diesem verbunden sein.. Die Auslaßmembran kann in diesem Fall auch einstückig mit dem Verschlusselement ausgebildet sein oder sie wird nachträglich mit dem Verschlussteil verschweißt, im Falle von Kunststoff beispielsweise mittels eines Ultraschall-Schweißverfahrens.Element 7 can in turn be made of metal or plastic and can be welded to the pipe section of the gas container or connected to it in one piece. In this case, the outlet membrane can also be formed in one piece with the closure element or it can be subsequently welded to the closure part, in the case of plastic, for example by means of an ultrasonic welding process.

Im Folgenden wird kurz die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Hybrid-Gasgenerators erläutert: Nach dem Aktivieren der jeweiligen Aktiviervorrichtung 19 wird das im Innenraum der Brennkammer 2 enthaltene gaserzeugende Material aktiviert. Durch die Gaserzeugung erfolgt im Innenraum der Brennkammer 2 ein Druckanstieg. Die Brennkammer-Auslassmembran 15 ist jeweils hinsichtlich ihrer Dicke und ihres Materials in Abhängigkeit vom Querschnitt des das Projektil 5 haltenden Führungskanals so dimensioniert, dass bei einem vorgegebenen Schwellendruck innerhalb sehr enger Toleranzen ein Zerstören der Membran im Bereich des Querschnitts des Führungskanals erfolgt. Das im Führungskanal gehaltene Projektil 5 wird nach dem Zerstören der Membran 15 plötzlich mit dem entsprechenden Schwellendruck beaufschlagt. Das Projektil 5 wird dabei so extrem definiert beschleunigt und über die gesamte Lauflänge im Führungskanal bis zu seinem Austreten aus dem Führungskanal geführt. Die Lauflänge ist dabei als diejenige Länge des Führungskanals definiert, die das Projektil von seiner Ausgangsposition im Führungskanal bis zu seinem Austreten aus dem Führungskanal durchläuft. Die Lauflänge bestimmt neben anderen Faktoren (Beaufschlagungsdruck, Masse des Projektils, etc.) die Endgeschwindigkeit des Projektils beim Verlassen des Führungskanals.The function of the hybrid gas generator shown in Fig. 1 is briefly explained below: After the respective activation device 19 is activated, the gas-generating material contained in the interior of the combustion chamber 2 is activated. The gas generation causes a pressure increase in the interior of the combustion chamber 2. The combustion chamber outlet membrane 15 is dimensioned in terms of its thickness and material depending on the cross-section of the guide channel holding the projectile 5 so that at a predetermined threshold pressure within very narrow tolerances, the membrane is destroyed in the area of the cross-section of the guide channel. After the membrane 15 is destroyed, the projectile 5 held in the guide channel is suddenly subjected to the corresponding threshold pressure. The projectile 5 is accelerated in an extremely defined manner and guided over the entire barrel length in the guide channel until it exits the guide channel. The barrel length is defined as the length of the guide channel through which the projectile travels from its starting position in the guide channel until it exits the guide channel. The barrel length, along with other factors (impact pressure, mass of the projectile, etc.), determines the final velocity of the projectile when it leaves the guide channel.

Das Projektil 5 wird mit einer vorbestimmten Endgeschwindigkeit aus dem Führungskanal ausgestoßen und fliegt in Richtung auf den dünnen zentralen Teil 30 der zugeordneten zerstörbaren Auslassmembran zu, welche es beim Auftreffen durchbohrt bzw. ein Loch einstanzt. Insbesondere durch entsprechende Formgebung der Vorderfläche des Projektils etwa in Form eines konkav geformten Stanzwerkzeuges 120 wird das Ausstanzverhalten noch verstärkt. Demzufolge tritt ein Gemisch des im Gasbehälter 10 gespeicherten, mit einem vorgegebenen Druck enthaltenen Vorratsgases 12 durch dieses Loch aus und strömt über die Auslassöffnungen 8 nach außen beispiels-The projectile 5 is ejected from the guide channel at a predetermined final speed and flies towards the thin central part 30 of the associated destructible outlet membrane, which it pierces or punches a hole in when it hits. In particular, by appropriately shaping the front surface of the projectile, for example in the form of a concavely shaped punching tool 120, the punching behavior is further enhanced. As a result, a mixture of the supply gas 12 stored in the gas container 10 and contained at a predetermined pressure exits through this hole and flows outwards via the outlet openings 8, for example.

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weise in einen Airbagsack ab - Stufe 1 des Mehrstufengenerators. Gleichzeitig strömt Heißgas aus der Brennkammer 2 und richtigungsmäßig bestimmt wie strahlmäßig geformt durch den Führungskanal des Projektils in den nun offenen Gasbehälter 10 durch das vom Projektil geschaffene Loch ein und durchmischt sich dort mit dem Speichergas 12. Nachdem das Heißgas einen einstellbaren Teil der durch das Projektil geschaffenen Öffnung in der Auslassmembran für sein Strömen einnimmt und nur der Randbereich vom ausströmenden Mischgas verwendet werden kann, kommt es im vormaligen Gasbehälter 10 zu einem ansteigenden Gesamtdruck solange, bis der nun deutlich angewachsene Gesamtdruck den dickeren Randteil 9 der Auslassmembran zum Aufplatzen bringt - und damit den gesamten Querschnitt der Auslassmembran schlagartig freigibt - Stufe 2 des Mehrstufengenerators!
Diese Vorgänge sind in Figur 2 skizziert:into an airbag - stage 1 of the multi-stage generator. At the same time, hot gas flows from the combustion chamber 2 and, correctly determined and shaped as a jet, through the guide channel of the projectile into the now open gas container 10 through the hole created by the projectile and mixes there with the storage gas 12. After the hot gas takes up an adjustable part of the opening in the outlet membrane created by the projectile for its flow and only the edge area can be used by the mixed gas flowing out, the total pressure in the former gas container 10 increases until the now significantly increased total pressure causes the thicker edge part 9 of the outlet membrane to burst - and thus suddenly releases the entire cross-section of the outlet membrane - stage 2 of the multi-stage generator!
These processes are outlined in Figure 2:

Figur 2a: Das Projektil 23 fliegt auf die durch den Innendruck &rgr; der Gasfüllung 12 belasteten Auslassmembran zu.Figure 2a: The projectile 23 flies towards the outlet membrane loaded by the internal pressure ρ of the gas filling 12.

Figur 2b: Das Projektil hat den dünnen Zentralteil der Membran durchbohrt bzw. aufgestanzt, das Speichergas strömt aus, gleichzeitig strömt Heißgas aus der Brennkammer 2 durch dieses Loch in den Gasbehälter 10 plasmastrahlartig ein.Figure 2b: The projectile has pierced or punched through the thin central part of the membrane, the storage gas flows out, at the same time hot gas from the combustion chamber 2 flows through this hole into the gas container 10 like a plasma jet.

Wird anstelle einer Membran eine Platte verwendet, geschehen obige Vorgänge entsprechend, sofern die Platte entweder aus zwei Teilen 88 und 91 besteht, insbesondere wenn 91 eine vom Gasbehälter 10 her aufgeklebte Membran 114 ist, wie es in Figur 2g skizziert ist. Auch hier können alle Teile wieder insbesondere aus Metall sein, miteinander über die Schweißstellen 90, 89, 91 verbunden sein, oder einstückig, oder aus Kunststoff mit einer einstückigen Membran aus Kunststoff oder einer Membran aus Kunststoff bestehen, die beispielsweise mit einem Ultraschallschweißverfahren mit der Restplatte 88 verbunden ist.If a plate is used instead of a membrane, the above processes take place accordingly, provided that the plate consists of two parts 88 and 91, in particular if 91 is a membrane 114 glued on from the gas container 10, as outlined in Figure 2g. Here too, all parts can be made of metal, connected to one another via the welds 90, 89, 91, or made in one piece, or made of plastic with a one-piece membrane made of plastic or a membrane made of plastic which is connected to the remaining plate 88, for example, using an ultrasonic welding process.

Für den über die Auslassöffnungen 8 gefüllten Airbagsack bzw. die hier angeschlossene Airbagkanne ergibt sich somit in Summe über alle oben skizzierten Vorgänge der in Figur 3 gezeichnete Druckverlauf bzw. Massenstromverlauf im Airbagfall: Die Kurvensteigung 25 wird durch den Gasfluß durch das zentrale Loch geformt, zum Zeitpunkt 27 zerplatzt die Restmembran 29, wodurch sich plötzlich der Massenstrom stark vergrößert und einen Kannendruckverlauf 26 ergibt.For the airbag filled via the outlet openings 8 or the airbag can connected here, the total of all the processes outlined above results in the pressure curve or mass flow curve shown in Figure 3 in the case of an airbag: The curve slope 25 is formed by the gas flow through the central hole, at time 27 the remaining membrane 29 bursts, whereby the mass flow suddenly increases greatly and results in a can pressure curve 26.

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Alle Zeiten und Druckverläufe werden durch die folgenden Faktoren eingestellt:All times and pressure curves are set by the following factors:

Durchmesser des Projektils 5
Lauflänge bzw. Länge des Führungskanals
Brennkammerdruck
Gasdruck im Gasbehälter 10
GasartDiameter of the projectile 5
Barrel length or length of the guide channel
Combustion chamber pressure
Gas pressure in gas tank 10
Gas type

Phasenzustand des eingefüllten Gases (fest - z.B. in Form von Trockeneis-, flüssig oder gasförmig)Phase state of the filled gas (solid - e.g. in the form of dry ice, liquid or gaseous)

• Energieinhalt des eingefüllten Gases (inert wie Helium, Argon, Kohlendioxid, Stickstoff oder brennbare Gase wie Butan, Propan, Wasserstoff, Acetylen)• Energy content of the filled gas (inert such as helium, argon, carbon dioxide, nitrogen or combustible gases such as butane, propane, hydrogen, acetylene)

Querschnittsverlauf der Auslassmembran bzw. des Plattensystems
Material des Projektils
Material der Auslassmembran
Form der Vorderkante des ProjektilsCross-section of the outlet membrane or plate system
Material of the projectile
Material of the outlet membrane
Shape of the leading edge of the projectile

Masse des ProjektilsMass of the projectile

Formstabilität des Projektils (konstant auch nach dem Auftreffen oder sich aufpilzend
• Ausgestaltung / Querschnittsverlauf des Führungskanals (zylindrisch, konvex,Shape stability of the projectile (constant even after impact or expanding
• Design / cross-sectional shape of the guide channel (cylindrical, convex,

konkav)
20concave)
20

Die Vorgänge sind mit einem Mehrkammerprogramm auf Rechenanlagen simulierbar,The processes can be simulated using a multi-chamber program on computer systems,

um einen gewünschten Druckverlauf in der Kanne bzw. Massenstrom in den Airbagsack mit möglichst wenig Versuchen vorherbestimmen und optimieren zu können.in order to be able to predict and optimize a desired pressure curve in the can or mass flow in the airbag with as few attempts as possible.

Wird ein umgekehrter Kannendruckverlauf gefordert, also zunächst ein steiler Druckanstieg 37 (Figur 4b) bis zum Zeitpunkt 39 und ab da ein langsamerer Druckanstieg bzw. gleichbedeutend einen langsameren Druckanstieg 38, wird der Innenaufbau des Mehrstufigen Gasgenerators wie in Figur 4a skizziert gewählt:
Das Projektil 5 durchschlägt zunächst die Membran 34, die gehalten durch den TrägerIf a reverse can pressure curve is required, i.e. initially a steep pressure increase 37 (Figure 4b) up to time 39 and from then on a slower pressure increase or equivalently a slower pressure increase 38, the internal structure of the multi-stage gas generator is selected as outlined in Figure 4a:
The projectile 5 first penetrates the membrane 34, which is held by the carrier

33 einen großen Querschnitt freigibt. Das darin gespeicherte Druckgas 115 strömt durch die Auslassöffnungen 8 aus, wodurch sich der Differenzdruck zwischen Druckgas 116 und 115 für die Membran 36 immer weiter erhöht, so lange, bis diese platzt und nun auch das Druckgas 116 durch die nun wesentlich kleiner gewählte Öffnung im Membranhalter 35 strömen kann.33 releases a large cross-section. The compressed gas 115 stored therein flows out through the outlet openings 8, whereby the differential pressure between compressed gas 116 and 115 for the membrane 36 continues to increase until it bursts and the compressed gas 116 can now also flow through the now much smaller opening in the membrane holder 35.

Wie bei Figur 1 wurden hier die Öffiiungselemente durch Membranen dargestellt, die gleichen Vorgänge laufen natürlich ab, wenn sich an Stelle der Membranen entsprechende Platten befinden.As in Figure 1, the opening elements here are represented by membranes; the same processes naturally occur if corresponding plates are used instead of the membranes.

Auch die eingezeichneten Membranträger sind hier nur beispielhaft eingetragen: Die Membranträger können genauso einstückig teilweise oder im ganzen mit dem Rohr der Gasbehälter verbunden sein oder gar ganz entfallen — so beispielsweise der Träger 33, wenn die Membran 34 in die Rohrstücke des Gasbehälters 10 eingeklemmt oder insbesondere mit diesem direkt verschweißt ist - es kommt hier nur auf das Prinzip in Serie geschalteter, vor der Aktivierung geschlossener Öffhungsquerschnitte an, die sich quasi programmiert durch sich während der Funktionszeit ergebenden Druckdifferenzen teilweise bis ganz öffnen (Funktionsverkettung der zuvor verschlossenen Öffnungsquerschnitte). The membrane supports shown here are also only examples: The membrane supports can also be connected in one piece, partially or completely, to the pipe of the gas container, or even be omitted entirely - for example, the support 33 if the membrane 34 is clamped into the pipe sections of the gas container 10 or, in particular, is welded directly to it - what matters here is only the principle of opening cross-sections connected in series, closed before activation, which open partially or completely in a quasi-programmed manner due to pressure differences arising during the operating time (functional chaining of the previously closed opening cross-sections).

In Figur 5 ist ein Dreistufer skizziert, bei dem die ersten beiden Stufen durch den ersten Öffhungsquerschnitt erreicht wird. Erstmals werden hier einzelne aber parallel angeordnete Öffnungen nacheinander definiert für den Gasfluß geöffnet und damit 2 Stufen in einer Öffhungseinheit verwirklicht:Figure 5 shows a three-stage system in which the first two stages are reached through the first opening cross-section. For the first time, individual openings arranged in parallel are opened one after the other in a defined manner for the gas flow, thus realizing two stages in one opening unit:

Das Projektil schießt Membran (oder Platte ... usw.) 42 auf, Gas 117 strömt aus, bis der Differenzdruck für Membran/Platte 45 zu groß wird und diese öffnet. Je nach dem Speicherdruck des Gases 119, der freigegebenen Öffnung durch 44, der Öffnung 40 bzw. 48 und der Membran/Platte 41 bzw. 47 zerplatzt bereits hier die Membran 41 und/oder 47 - oder noch keine - in jedem Fall strömt Gas 119 aus, mehr oder weniger " schnell, je nachdem welche Öffnung zur Verfügung steht bzw. welche Öffnung dann strömungsbestimmend ist.The projectile shoots open the membrane (or plate...etc.) 42, gas 117 flows out until the differential pressure for the membrane/plate 45 becomes too great and it opens. Depending on the storage pressure of the gas 119, the opening released by 44, the opening 40 or 48 and the membrane/plate 41 or 47, the membrane 41 and/or 47 bursts here - or none at all - in any case, gas 119 flows out, more or less quickly, depending on which opening is available or which opening then determines the flow.

Figur 6 zeigt den mit einer Membran/Plattenanordnung nach Figur 5 erreichbaren - Kannendruckverlauf bzw. Massenstromverlauf: Der Anstieg 58 wird nach der Öffnung von Membran 42 gemessen, zum Zeitpunkt 56 platzen die Membranen 41 und 47, wodurch der Massenstrom und damit der Kannendruck stark ansteigen, zum Zeitpunkt 57 birst auch die Membran 45, wodurch dann das Speichergas 119 durch die Öffnung im Membranhalter 44 strömen kann und aufgrund der hier nur sehr kleinen Öffnung nur einen sehr flachen Druckanstieg 60 in der Kanne verursacht.Figure 6 shows the can pressure curve or mass flow curve that can be achieved with a membrane/plate arrangement according to Figure 5: The increase 58 is measured after the opening of membrane 42, at time 56 the membranes 41 and 47 burst, causing the mass flow and thus the can pressure to rise sharply, at time 57 the membrane 45 also bursts, allowing the storage gas 119 to flow through the opening in the membrane holder 44 and, due to the very small opening here, causing only a very shallow pressure increase 60 in the can.

In diesem Stil sind nun theoretisch beliebig viele Stufen nacheinander einführbar:In this style, theoretically any number of stages can be introduced one after the other:

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So ist in Figur 7 ein Vierstufer skizziert, bei dem die ersten beiden Stufen durch den ersten Öffnungsquerschnitt erreicht wird. Wieder werden hier wie schon in Figur 5 einzelne aber parallel angeordnete Öffnungen nacheinander definiert für den Gasfluß geöffnet und damit 2 Stufen in einer Öffhungseinheit verwirklicht:Figure 7 shows a four-stage system in which the first two stages are reached through the first opening cross-section. Again, as in Figure 5, individual but parallel openings are opened one after the other for the gas flow, thus creating two stages in one opening unit:

Das Projektil schießt Membran (oder Platte ... usw.) 42 auf, Gas 117 strömt aus, bis der Differenzdruck für Membran/Platte 43 zu groß wird und diese öffnet. Je nach dem Speicherdruck des Gases 118, der freigegebenen Öffnung durch 43, der Öffnung 40 bzw. 48 und der Membran/Platte 41 bzw. 47 zerplatzt bereits hier die Membran 41 und/oder 47 — oder noch keine - in jedem Fall strömt Gas 118 aus, mehr oder weniger schnell, je nachdem welche Öffnung zur Verfügung steht. Das gleiche &ldquor;Spiel" beginnt, wenn der Differenzdruck für Membran/Platte 45 größer wird und diese platzt bzw.The projectile shoots open the membrane (or plate...etc.) 42, gas 117 flows out until the differential pressure for the membrane/plate 43 becomes too great and it opens. Depending on the storage pressure of the gas 118, the opening released by 43, the opening 40 or 48 and the membrane/plate 41 or 47, the membrane 41 and/or 47 will burst at this point - or none at all - in any case, gas 118 flows out, more or less quickly, depending on which opening is available. The same "game" begins when the differential pressure for the membrane/plate 45 becomes greater and it bursts or opens.

öffnet opens

Sprechen die Öffnungssysteme 43 bzw. 45 erst bei einem im Vergleich zu 41 und/oder 47 hohen Öffnungsdruck an, wird eine Zweistufigkeit bereits vor dem Öffnen von 43 erreicht: Hierbei entspricht die Membran 42 dem Zentralteil 30 aus Figur 1, wogegen die Membranen 41 und/oder 47 die Funktion des Querschnittsbereichs 9 der Auslaßmembran in Figur 1 übernehmen; erst wenn der Druck in der vorher mit Gas 117 gefüllten Kammer so weit fällt, dass Membran/Platte 43 öffnet, kommt damit noch die dritte Stufe hinzu, mit Öffnen der Membran 45 die vierte Stufe.If the opening systems 43 and 45 only respond at an opening pressure that is high compared to 41 and/or 47, a two-stage system is already achieved before 43 opens: In this case, the membrane 42 corresponds to the central part 30 from Figure 1, whereas the membranes 41 and/or 47 take over the function of the cross-sectional area 9 of the outlet membrane in Figure 1; only when the pressure in the chamber previously filled with gas 117 falls so far that the membrane/plate 43 opens, the third stage is added, and the fourth stage when the membrane 45 opens.

In Figur 8 wird gezeigt, wie man anstelle von berstenden Membranen zum Freigeben von Öffnungsquerschnitten mit verschiebbaren Platten arbeitet, um den gleichen Effekt zu erreichen:
Im Ruhezustand ist die Platte 54 mit der Ausströmöffnung 49 samt der dazugehörigen abdichtenden Membran durch einen Stift 50 in seiner Lage festgehalten (Figur 8a). Die Platte wird über eine Dichtnaht 51 hermetisch abgedichtet. Wird nun die auf Seite des Speicher gases 124 angebrachte Membran vor der Öffnung 49 durch das Projektil geöffnet, strömt etwas Speichergas 124 aus, wohingegen das Heißgas aus der Brennkammer plasmastrahlartig eingepresst wird; hierbei bestimmt wie schon bei den Gasgeneratoren vorher an gleicher Stelle der Durchmessers der Öffnung 49 im Vergleich zum Durchmesser des Projektils, wie viel Speichergas bei gleichzeitig einströmen Heißgas ausströmen kann.Figure 8 shows how to use sliding plates instead of bursting membranes to release opening cross sections to achieve the same effect:
In the resting state, the plate 54 with the outlet opening 49 and the associated sealing membrane is held in place by a pin 50 (Figure 8a). The plate is hermetically sealed by a sealing seam 51. If the membrane attached to the storage gas 124 side in front of the opening 49 is now opened by the projectile, some storage gas 124 flows out, whereas the hot gas from the combustion chamber is pressed in like a plasma jet; here, as with the gas generators before, the diameter of the opening 49 in comparison to the diameter of the projectile determines how much storage gas can flow out while hot gas flows in at the same time.

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Im Normalfall strömt mehr Heißgas in die Kammer des Speichergases 124 ein als Mischgas aus kaltem Speichergas 124 und Heißgas durch die durch den heißen Plasmastrahl verengte Öffnung 49 fließen kann: Der Druck im Volumen des Speichergases 124 steigt an. Wird der Druck erreicht, wo der oder die Scherstifte 50 abreißen und damit die gesamte Platte vom Mischgas im Volumen 124 zur Brennkammer hin beschleunigt wird; dabei werden die Auslassöffnungen 8 überfahren, womit nun nicht mehr die vom Heißgas eingeengte Öffnung 49 den Massenstrom bestimmt, sondern allein der Querschnitt der Ausströmöffnungen 8 selbst!
Figur 8b zeigt die Situation, wenn die Platte52 bereits voll den Ort der Ausströmöffnungen 8 überfahren hat und diese damit voll freigegeben hat, mit 53 sind die Membranreste bezeichnet, die nach dem Durchschießen der Membran auf Platte 54 zurückblieben. Normally, more hot gas flows into the chamber of the storage gas 124 than the mixed gas of cold storage gas 124 and hot gas can flow through the opening 49 narrowed by the hot plasma jet: the pressure in the volume of the storage gas 124 increases. If the pressure is reached, the shear pin(s) 50 break off and the entire plate is accelerated by the mixed gas in the volume 124 towards the combustion chamber; the outlet openings 8 are thereby passed over, so that the mass flow is no longer determined by the opening 49 narrowed by the hot gas, but solely by the cross section of the outlet openings 8 themselves!
Figure 8b shows the situation when the plate 52 has already completely passed over the location of the outflow openings 8 and has thus completely released them; 53 indicates the membrane residues that remained on plate 54 after the membrane had been shot through.

Hierbei ist es für die Funktion unerheblich, ob die Platte mit einem Scherstift 50 festgehalten wird, oder definiert reib- oder formschlüssig mit dem Gasbehälter 10 verbunden ist. Auch eine Klebung, Ultraschallschweißung bei Kunststoffen oder eine definiert schwache Naht 51, die hier gleichzeitig die Aufgabe des hermetischen Abschlusses übernehmen kann, ist möglich und kann ohne Funktionseinbuße alternativ verwendet werden.
Die beiden anderen in den Figuren 8a und 8b eingezeichneten Membran- bzw. Plattenhalter 130 mit abdichtender Membran / Platte 43 bzw. 132 mit abdichtender Membran / Platte 45 erfüllen die gleiche Funktion wie bei Figur 7 die Halter 46 und 44 mit Membran 43 und 45: Sinkt auf der Ausströmseite der jeweiligen Membran der Speicherdruck so weit ab, dass der Differenzdruck an der jeweiligen Membran bzw. Ausreißdruck der Platte überschritten wird, reißt diese auf, Gas strömt aus der dahinterliegenden, bisher noch verschlossenen Speichervolumen aus, damit sinkt auch hier der Druck und damit der Gegendruck auf die nächste Membran so lange, bis auch diese platzt usw..In this case, it is irrelevant for the function whether the plate is held in place with a shear pin 50 or is connected to the gas container 10 in a defined frictional or positive manner. Adhesive bonding, ultrasonic welding in the case of plastics or a defined weak seam 51, which can also take on the task of hermetic sealing, is also possible and can be used as an alternative without any loss of function.
The other two membrane or plate holders 130 with sealing membrane/plate 43 and 132 with sealing membrane/plate 45 shown in Figures 8a and 8b perform the same function as the holders 46 and 44 with membranes 43 and 45 in Figure 7: If the storage pressure on the outflow side of the respective membrane drops so far that the differential pressure on the respective membrane or tear-out pressure of the plate is exceeded, it tears open, gas flows out of the storage volume behind it, which was previously still closed, so that the pressure here too and thus the counterpressure on the next membrane drops until this too bursts, etc.

Auch hier können die einzelnen Baugruppen wie Membran- bzw. Plattenhalter einzeln mit den anderen Baugruppen verbunden, oder einstückig ausgeführt sein, die Membranen können als eigene Bauteile aufgebracht sein oder einfach bei der Fertigung der Membranhalter übrig bleiben (es bleibt beim Drehen, Spritzen oder Drücken einfachHere too, the individual components such as membrane or plate holders can be connected individually to the other components or made in one piece, the membranes can be applied as separate components or simply left over from the production of the membrane holder (it simply remains when turning, injection molding or pressing

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eine dünne Schicht übrig, die die Funktion der Membran übernimmt) oder gleich mit angespritzt worden sein! Selbstverständlich können bei allen Membranen hier die üblichen Maßnahmen zur Definition eines Aufplatzdruckes bzw. einer Aufgehart eingebracht werden, d.h. insbesondere die Formgebung der Kanten der Strömungsöffnungen, auf denen die Membranen liegen oder beispielsweise das drücken und kerben der Membran (ringförmig, strahlenförmig vom Zentrum aus beginnend usw...).
Mit 11 wird in den Figuren immer wieder der Abschluß des Gasbehälters 10 bezeichnet. An seiner Stelle kann jedoch wieder ein Membran- bzw. Plattenhalter mit Ausströmöffnung treten, der ein dahinter befindliches Speichergas bis zu seiner Öffnunga thin layer remains which takes over the function of the membrane) or has been injected at the same time! Of course, the usual measures for defining a burst pressure or a burst hardening can be introduced for all membranes, ie in particular the shaping of the edges of the flow openings on which the membranes lie or, for example, the pressing and notching of the membrane (ring-shaped, radially starting from the center, etc.).
In the figures, 11 always indicates the end of the gas container 10. However, this can be replaced by a membrane or plate holder with an outlet opening, which can carry a storage gas located behind it up to its opening.

dicht an seinem Platz hält stays close to its place

Je nach Gasart, Speicherdruck, Querschnitt der Ausströmöffnung in den Membranbzw. Plattenhaltern und dem Öffnungsverhalten der jeweiligen Membran lässt sich damit der an den Ausströmöffnungen 8 an den Sack oder die Druckkanne nach außen abgegebene Massenstrom sehr flexibel und in jeder Beziehung in vorprogrammierter Weise den jeweiligen Forderungen anpassen!Depending on the type of gas, storage pressure, cross-section of the outlet opening in the membrane or plate holders and the opening behavior of the respective membrane, the mass flow released to the outside at the outlet openings 8 to the bag or pressure can can be adapted very flexibly and in every respect in a pre-programmed manner to the respective requirements!

So lassen sich die verschiedenenen, hier prinzipiell aufgezeigten Öffnungssystemen aus Membranhalter und Membran bzw. Plattenhalter und zugehöriger Platte mit einer oder mehreren gleich großen oder verschieden großen Öffnungen pro Membranhalter bzw. Plattenhalter beliebig so anordnen, dass dann letzlich der Druckverlauf in der am Gasgenerator angeschlossenen Druckkanne entsteht, der für eine Aufblasaufgabe benötigt wird!In this way, the various opening systems shown here in principle, consisting of a membrane holder and a membrane or plate holder and the associated plate with one or more openings of the same size or of different sizes per membrane holder or plate holder, can be arranged as desired so that the pressure curve in the pressure can connected to the gas generator is ultimately created, which is required for an inflation task!

Figur 9 zeigt den mit der Membran- bzw. Plattenanordnung nach Figur 7 bis 8 möglichen Kannendruckverlauf:Figure 9 shows the can pressure curve possible with the membrane or plate arrangement according to Figures 7 to 8:

Der flache Druckanstieg 58 wird durch das durch die Öffnung 49 nach dem Zerschießen der Membran 42 strömende Gas 124 bewirkt, zum Zeitpunkt 56 überfährt Platte 54 bei Anordnung nach Figur 8 die Ausströmöffnungen 8 bzw. machen die Membranen 41 und 47 bei der Anordnung nach Figur 7 auf, zum Zeitpunkt 135 zerplatzt Membran 43 und zum Zeitpunkt 136 zerplatzt schließlich auch Membran 45, wodurch der Druckanstieg 60 gemessen wird.The flat pressure increase 58 is caused by the gas 124 flowing through the opening 49 after the diaphragm 42 bursts; at time 56, plate 54 passes over the outflow openings 8 in the arrangement according to Figure 8 or the diaphragms 41 and 47 open in the arrangement according to Figure 7; at time 135, diaphragm 43 bursts and at time 136, diaphragm 45 finally bursts as well, whereby the pressure increase 60 is measured.

Die Zeitpunkte verschieben sich je nach Querschnitt und Membran, die danach erzielbaren Druckanstiege sind abhängig vom den in Strömungsrichtung für das freigegebe-The timing changes depending on the cross-section and membrane, the pressure increases that can be achieved afterwards depend on the pressure in the flow direction for the released

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ne Gas liegenden Strömungsquerschnitten, dem jeweiligen Speicherdruck und der Gasart des gespeicherten Gases, auch, ob es wie üblich in reiner Gasform vorliegt oder in einer festen oder flüssigen Phase! In diesem Fall würde man bis zu dem Zeitpunkt, wo das flüssige Gas vollständig verdampft ist, in jeweiligen Volumen den spezifischen Verdampfungsdruck konstant halten.ne gas, the respective storage pressure and the type of gas stored, also whether it is in pure gas form as usual or in a solid or liquid phase! In this case, the specific evaporation pressure would be kept constant in the respective volumes until the liquid gas has completely evaporated.

Selbstverständlich kann bei Verwendung von Gasen mit gespeicherter chemischer Energie, insbesondere von brennbaren Gasen egal ob verflüssigt (Butan, Propan usw.) oder nur gasförmig vorliegend (Wasserstoff, Azetylen, Methan usw.) zusätzlich Energie während der Funktionsdauer des Gasgenerators freigesetzt bzw. zusätzliches Heißgas gleich oder erst in einer höheren Stufe erzeugt werden - beispielsweise erst in Stufe 4 des hier beschriebenen mehrstufigen Gasgenerators! Auch dieser Fall kann und muß vom Simulationsprogramm erfasst und vorherbestimmt werden, um die Zahl der Nachweisversuche einer realen Anordnung von Trägern, Platten und Membranen auf ein unbedingt notwendiges Maß zu reduzieren!Of course, when using gases with stored chemical energy, especially flammable gases, whether liquefied (butane, propane, etc.) or only in gaseous form (hydrogen, acetylene, methane, etc.), additional energy can be released during the operating time of the gas generator or additional hot gas can be generated immediately or only at a higher stage - for example only at stage 4 of the multi-stage gas generator described here! This case can and must also be recorded and predetermined by the simulation program in order to reduce the number of verification attempts of a real arrangement of supports, plates and membranes to an absolutely necessary level!

Alle in den Figuren 1, 4a, sowie 5,7 bis 8 skizzierten seriellen Anordnungen von Membranen bzw. Platten, die nacheinander und in genau vorher bestimmten Zeitabständen mit genau vorher bestimmten Öffhungsquerschnitten und damit genau vorher bestimmten Massenströmen öffnen, sind in gleicher Weise auf weitere Stufen erweiterbar. Nachdem damit gleichzeitig aber die Fertigungs- und Nachweiskosten drastisch ansteigen, wird man sich auf in der Regel zwei bis drei Stufen beschränken, insbesondere auf eine für den Airbagsack schonende Auffaltphase (kleiner Massenstrom bzw. gleichbedeutend mit einem flachen Druckanstieg in der Kanne), einer schnellen Füllphase (hoher Massenstrom bzw. gleichbedeutend mit einem steilen Druckanstieg in der Kanne) und einer eventuell geforderten Sackerhaltungsphase (sehr kleiner Massenstrom bzw. gleichbedeutend mit einem sehr flachen Druckanstieg in der Kanne)!All of the serial arrangements of membranes or plates outlined in Figures 1, 4a, and 5, 7 to 8, which open one after the other and at precisely predetermined time intervals with precisely predetermined opening cross-sections and thus precisely predetermined mass flows, can be expanded to further stages in the same way. However, since this simultaneously drastically increases the manufacturing and verification costs, one will generally limit oneself to two to three stages, in particular to an unfolding phase that is gentle on the airbag (small mass flow or equivalent to a flat pressure increase in the can), a fast filling phase (high mass flow or equivalent to a steep pressure increase in the can) and a possibly required bag maintenance phase (very small mass flow or equivalent to a very flat pressure increase in the can)!

Bis Figur 8 wurden Anordnungen gezeigt, in denen die erste Membran durch ein Projektil 5 oder 23 aufgeschossen wurden.Up to Figure 8, arrangements were shown in which the first membrane was shot open by a projectile 5 or 23.

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Das hier angemeldete Prinzip eines mehrstufigen Gasgenerators mit nur einer initiierenden Stelle ist jedoch nicht an dieses Öfmungsprinzip gebunden:However, the principle of a multi-stage gas generator with only one initiating point applied for here is not bound to this opening principle:

So wird in Figur 10 die Membran 69 durch eine zweite kleine Membran 61 aufgeschössen, die die Brennkammer aus Gehäuse 63, Düsenteil 122 und Lochscheibe 149 abschließt, beispielsweise bei ca. 1200bar Druck in Volumen 140 ausreißt und danach extrem stark bis zur Auftreffgeschwindigkeit beschleunigt wird. Alle weiteren Vorgänge laufen dann wieder wie beschrieben ab. Die Lochscheibe 144 sichert nur einen stabilen Abbrand des in der Brennkammer eingebrachten Treibladungspulvers ab, sie grenzt auch die Pulverkammer 150 in der Brennkammer ab.Thus, in Figure 10, the membrane 69 is shot open by a second small membrane 61, which closes off the combustion chamber made up of the housing 63, nozzle part 122 and perforated disk 149, for example, at a pressure of around 1200 bar it tears out in volume 140 and is then accelerated extremely strongly to the impact speed. All further processes then proceed as described. The perforated disk 144 only ensures stable combustion of the propellant powder introduced into the combustion chamber, it also delimits the powder chamber 150 in the combustion chamber.

Figur 11 zeigt eine Anordnung, bei der die Membranen der ersten Stufe des Gasgenerators aufgestochen werden, beispielsweise mit einem pyrotechisch betriebenen Aktuator 64 oder einer elektromagnetisch oder pneumatisch betriebenen Baugruppe 65. Das Heißgas strömt in diesem Fäll durch die Hohlnadel zentrisch in das Volumen 141,, genauso gut sind aber auch Querbohrungen 66 in der Hohlnadel vorstellbar, wenn man kein Membranstück durch die Hohlnadel beim Einstechvorgang erzeugen will.Figure 11 shows an arrangement in which the membranes of the first stage of the gas generator are punctured, for example with a pyrotechnically operated actuator 64 or an electromagnetically or pneumatically operated assembly 65. In this case, the hot gas flows through the hollow needle centrally into the volume 141, but transverse bores 66 in the hollow needle are equally conceivable if one does not want to create a piece of membrane through the hollow needle during the piercing process.

Sind in Figur 11 die Öffhungsmechanismen außerhalb der bedrückten Teile des Mehrstufers angebracht, so sind diese nun in Figur 12 innerhalb eingezeichnet. Der Vorteil hier ist die geschützte Anordnung der Aktuatoren, der Nachteil die wesentlich höheren Fertigungskosten.While in Figure 11 the opening mechanisms are mounted outside the pressurized parts of the multi-stage valve, in Figure 12 they are shown inside. The advantage here is the protected arrangement of the actuators, the disadvantage is the significantly higher production costs.

Figur 13 zeigt die Anordnung von das erste bedrückte Volumen 147 abschließenden Membranen 75 und 78, die so vom Speichergas bedrückt werden, dass sie von alleine aufplatzen würden, wenn sie nicht durch einen Balken oder Schieber 77 bzw. 79 gehalten bzw. gestützt würden. In diesen Fällen lässt sich die Öffnung verwirklichen, indem man die Membranstütze einfach wegdrückt, beispielsweise wieder durch einen pyrotechnisch betriebenen Aktuator 76, durch einen pneumatisch betriebenen Kolben 80 bzw. durch einen Elektromagneten.Figure 13 shows the arrangement of membranes 75 and 78 closing off the first pressurized volume 147, which are so pressurized by the storage gas that they would burst open on their own if they were not held or supported by a bar or slide 77 or 79. In these cases, the opening can be achieved by simply pushing the membrane support away, for example again by a pyrotechnically operated actuator 76, by a pneumatically operated piston 80 or by an electromagnet.

Figur 14 zeigt mehr Details dieser Wegdrückvorrichtung:Figure 14 shows more details of this push-away device:

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Der Stützbalken 86 ist im Gehäuse an den Stellen 84 und 87 formschlüssig gelagert und kann damit die vom Speichergas bedrückte Membran 85 stützen. Teil 82 ist ein pyrotechnisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betriebenes Element, das über einen Stößel 83 den Stützbalken 86 ausdrücken kann und damit das Zerplatzen der Membran 85 bewirkt.The support beam 86 is positively mounted in the housing at points 84 and 87 and can thus support the membrane 85 which is pressurized by the storage gas. Part 82 is a pyrotechnic, hydraulic or electromagnetically operated element which can push out the support beam 86 via a tappet 83 and thus cause the membrane 85 to burst.

Figur 15 bis 17 zeigen Anordnungen, bei der die Membranen ohne Elektromagnet nur durch die geschickte Ausnutzung von Wirbelströmen elektrodynamisch geöffnet werden - anders als bei der Verwendung von Elektromagneten können hier damit extrem schnelle Öffnungszeiten bis zu 20 Mikrosekunden erreicht werden, es dürfte damit das schnellste Ventil sein, das ohne detonative Baugruppen heute machbar ist. Der zweite Vorteil besteht darin, dass die zur Öffnung der Membran notwendige Energie quasi drahtlos der Membran bzw. dessen Öffhungsmechanismus zugeführt wird. Damit ist beispielsweise die Erregerspule Fahrzeugfest und es muß der Gasgenerator lediglich in oder an die Spule geschraubt werden - ein Verbinden eines Anzünders oder einer Spule im Gasgenerator selbst entfällt damit!Figures 15 to 17 show arrangements in which the membranes are opened electrodynamically without an electromagnet, only through the clever use of eddy currents - unlike when using electromagnets, extremely fast opening times of up to 20 microseconds can be achieved, making it the fastest valve that is possible today without detonative components. The second advantage is that the energy required to open the membrane is fed to the membrane or its opening mechanism almost wirelessly. This means that the excitation coil, for example, is fixed to the vehicle and the gas generator only needs to be screwed into or onto the coil - there is no need to connect an igniter or a coil in the gas generator itself!

Anders als beim Elektromagneten, bei dem die Elementarmagneten in dessen Eisenkern durch das anliegende, durch eine Feldspule erzeugte stationäre Magnetfeld gerichtet werden, wird bei dem hier vorgeschlagenen Öffhungsverfahren als Folge der Lenzschen Regel durch das anliegende, extrem instationäre äußere elektromagnetische Feld ein elektrischer Strom entweder in der Membran 9 bzw. 13 selbst induziert, in einer elektrisch gut leitfähigen Schicht 159, die auf der Membran 9 bzw. 13 liegt oder dieser aufplattiert ist, oder in einem Werkzeug, das insbesondere in Form einer Hohlnadel 154 ausgebildet ist, um das nach dem Aufstechen der Membran aus dieser hervortretende Gas Richtung Ausströmöffnungen 8 passieren zu lassen.
Der in der Membran, der aufliegenden Schicht oder dem Werkzeug induzierte Stromfaden wird nun ebenfalls wieder nach der 3-Finger-Regel vom Feld der erregenden Spule 152 abgestoßen, so dass hier, eine entsprechende niederinduktive Ausführung des Spulensystems vorausgesetzt, sehr hohe Kräfte wirken können. Eine andere Deutung der Vorgänge ist es wenn man sagt, das Feld des induzierten Stromfadens versucht den Aufbau des erregenden Feldes zu verhindern - auch mit dieser ErklärungUnlike the electromagnet, in which the elementary magnets in its iron core are directed by the applied stationary magnetic field generated by a field coil, in the opening method proposed here, as a result of Lenz's law, an electric current is induced by the applied, extremely unsteady external electromagnetic field either in the membrane 9 or 13 itself, in an electrically highly conductive layer 159 which lies on the membrane 9 or 13 or is plated onto it, or in a tool which is designed in particular in the form of a hollow needle 154 in order to allow the gas emerging from the membrane after it has been pierced to pass towards the outflow openings 8.
The current filament induced in the membrane, the layer on top or the tool is now also repelled by the field of the exciting coil 152 according to the 3-finger rule, so that very high forces can act here, assuming a correspondingly low-inductance design of the coil system. Another interpretation of the processes is to say that the field of the induced current filament tries to prevent the build-up of the exciting field - even with this explanation

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ergibt sich eine abstoßende Wirkung des primären Erregerfeldes und des Feldes des sekundären / induzierten Stroms.This results in a repulsive effect of the primary excitation field and the field of the secondary / induced current.

Im Versuch wurden mit kleinen Spulen Kräfte von 2 bis 4 Tonnen mit einer Einwirkzeit von 20 bis 50 Mikrosekunden gemessen - ausreichend, um Stahlmembranen gut aufstechen zu können.In the experiment, forces of 2 to 4 tons were measured with small coils with an exposure time of 20 to 50 microseconds - sufficient to be able to puncture steel membranes well.

Alle Teile, in denen die Ströme induziert werden, sind aus elektrisch gut leitfähigen Materialien herzustellen, um die Verluste klein zu halten.All parts in which the currents are induced must be made of electrically conductive materials in order to keep losses small.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform wird jedoch ganz bewusst die Membran 9 bzw. 30 aus nicht allzu gut elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus Stahl hergestellt, als Energieverbraucher so zu sagen, um den induzierten Strom nun so wirken zu lassen, dass er den Stahl blitzschnell erhitzt, wodurch die mechanischen Kennwerte des Stahls ebenfalls sehr schnell fallen und die Membran damit als Folge des auf ihr lastenden Drucks aus dem Speichergas platzt.
Anders als bei der Verwendung von Elektromagneten sind die Kräfte damit nicht mehr auf die maximale Durchflutung irgendeines ferromagnetischen Materials beschränkt, sondern die hier sehr groß einstellbaren Flussdichten und Feldaufbaugeschwindigkeiten können nun ebenfalls sehr hohe induzierte Ströme in der Membran oder diese direkt beeinflussenden Teile hervorrufen. Hierbei gelten gleichzeitig die Transformatorbeziehungen, es handelt sich hier um einen sogenannten Lufttrafo, dessen Primär- und Sekundärströme sich umgekehrt zu den Windungszahlen verhalten: Die Primärspule ist hier also Teil Nr. 152, die Sekundärspule ist die Membran selbst oder diese direkt beeinflussenden Teile, sie besteht insbesondere im einfachsten Fall genau aus nur einer Windung! Selbstverständlich könnten sowohl in der Membran und den diese direkt beeinflussenden Teile auch Kurzschlußwindungen mit mehr als einer Windung eingebracht werden, in der Praxis bringt das jedoch nichts, auch stehen die Herstellkosten dagegen.In another embodiment, however, the membrane 9 or 30 is deliberately made of a material that is not very electrically conductive, in particular of steel, as an energy consumer so to speak, in order to allow the induced current to act in such a way that it heats the steel very quickly, whereby the mechanical characteristics of the steel also drop very quickly and the membrane thus bursts as a result of the pressure exerted on it by the storage gas.
Unlike when using electromagnets, the forces are no longer limited to the maximum flow through any ferromagnetic material, but the flux densities and field build-up speeds that can be adjusted to very high levels can now also cause very high induced currents in the membrane or parts that directly affect it. The transformer relationships also apply here; this is a so-called air transformer, whose primary and secondary currents are inversely related to the number of turns: the primary coil here is part no. 152, the secondary coil is the membrane itself or the parts that directly affect it, and in the simplest case it consists of just one turn! Of course, short-circuit windings with more than one turn could be introduced into the membrane and the parts that directly affect it, but in practice this is of no use, and the manufacturing costs are against it.

Funktionsablauf bei den Anordnungen nach Figur 15 bis 17:Functional sequence for the arrangements according to Figures 15 to 17:

Figur 15a, 16a und 17a:Figures 15a, 16a and 17a:

Im Gasbehälter 10 ist das Speichergas 12 eingebracht, es wird von der Rückwand 11 und der Membran 160 mit dem Randbereich 9 und dem Zentralbereich 30 hermetischThe storage gas 12 is introduced into the gas container 10 and is hermetically sealed by the rear wall 11 and the membrane 160 with the edge region 9 and the central region 30.

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dicht eingeschlossen. Die Membran selbst wird von einem Membranträger 7 gehalten, wie schon oben erwähnt, kann jedoch die Membran auch direkt mit dem Gasbehälter 10 verbunden oder gar einstückig mit ihm ausgeführt sein.tightly enclosed. The membrane itself is held by a membrane carrier 7, as already mentioned above, but the membrane can also be connected directly to the gas container 10 or even made in one piece with it.

Der Gasbehälter 10 ist am anderen Ende durch einen Abschluß 156 verschlossen, das später aus der Öffnung 153 ausströmende Gas strömt über die Öffnungen 8 nach außen ab, entweder in einen hier angebrachten Airbag oder in eine Druckkanne, wie sie weltweit für den Gasgeneratorvergleich verwendet wird.The gas container 10 is closed at the other end by a closure 156, the gas later flowing out of the opening 153 flows out through the openings 8, either into an airbag attached here or into a pressure can, as is used worldwide for gas generator comparison.

Benötigt man einen zentralen Gasstrahl, einfach entfällt Abschluß 156 und die Ausströmöffnungen 8.If a central gas jet is required, simply omit closure 156 and the outlet openings 8.

Im gasbedrückten Raum der Figur 15a sind eine Feldspule 152 und ein Anker 151 angebracht, der Anker selbst wird am Gasbehälter 10 befestigt. Hierbei sind alle Fügeverfahren möglich, insbesondere die Verstiftung über einen Scherstift 155.
Auf der Membran kann eine Masse aus einem elektrisch gut leitfähigen Material 159 angebracht, aufgelegt oder aufplattiert sein, um die Auswirkungen der Spule 152 zu verstärken. Beginnt nun durch die Windungen der Spule 152 ein hoher Strom zu fließen, baut sich ein magnetisches Feld auf, in dessen Wirkungsbereich sich die Membran bzw. die Schicht 159 befindet. Membran bzw. Schicht 159 verhalten sich in der Regel wie eine Spule mit einer Windung (Kurzschlusswindung) mit sehr kleinem Kreiswiderstand. Damit wird in der Membran, sofern sie aus elektrisch leitfähigem Material besteht oder in der Schicht 159, ein Strom induziert, dessen magnetisches Feld genau umgekehrt gerichtet ist wie das Erregerfeld der Spule 152 - Beide Felder und damit die damit verknüpften Stromfaden / Materialien stoßen sich daraufhin ab, die Membran wird aufgedrückt. Je nach Windungsverhältnis der Erregerspule zur Kurzschlusswindung der Membran bzw. Schicht 159 wird sich der induzierte Strom entsprechend den Transformatorgleichungen einstellen, in der Regel ist der Strom um ein Mehrfaches größer als der Strom in der Erregerspule 152. Der Anker 151 hat lediglich die Aufgabe, dass die Spule während ihrer Funktionszeit örtlich arretiert wird und nicht in den Gasbehälter beschleunigt wird.
In Figur 16a finden die gleichen Vorgänge statt wie in Figur 15a, im Unterschied dazu sind lediglich die Feldspule 152 und der Anker 151 im nicht vom Speichergas bedrückten Teil des Gasbehälters 10 eingebaut. Der Vorteil ist hier, dass die Spule einfacher angeschlossen werden kann, weil die Kabeldurchführungen nicht hermetischA field coil 152 and an armature 151 are mounted in the gas-pressurized space of Figure 15a, the armature itself is attached to the gas container 10. All joining methods are possible here, in particular pinning via a shear pin 155.
A mass made of a material 159 with good electrical conductivity can be attached, laid or plated onto the membrane in order to amplify the effects of the coil 152. If a high current begins to flow through the windings of the coil 152, a magnetic field is built up, in the area of effect of which the membrane or layer 159 is located. The membrane or layer 159 usually behaves like a coil with one turn (short-circuit turn) with a very small circuit resistance. This induces a current in the membrane, provided it is made of electrically conductive material, or in the layer 159, whose magnetic field is directed in exactly the opposite direction to the excitation field of the coil 152 - both fields and thus the current threads/materials associated with them then repel each other, and the membrane is pressed open. Depending on the winding ratio of the excitation coil to the short-circuit winding of the membrane or layer 159, the induced current will be adjusted according to the transformer equations; as a rule, the current is several times greater than the current in the excitation coil 152. The armature 151 only has the task of locally locking the coil during its operating time and preventing it from accelerating into the gas container.
In Figure 16a, the same processes take place as in Figure 15a, the only difference being that the field coil 152 and the armature 151 are installed in the part of the gas container 10 that is not pressurized by the storage gas. The advantage here is that the coil can be connected more easily because the cable feedthroughs are not hermetically sealed.

Programmierbarer mehrstufiger Gasgenerator3.DOC*. *"*'*Programmable multi-stage gas generator3.DOC*. *"*'*

dicht verschlossen werden müssen, der Nachteil, dass nun Spule und Anker voll den Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, vor denen sie vorher durch das Speichergas zumindest geschützt wurden.must be tightly sealed, the disadvantage being that the coil and armature are now fully exposed to the environmental influences from which they were previously at least protected by the storage gas.

In Figur 17a finden ebenfalls die gleichen Vorgänge statt wie in Figur 15a und 16a, im Unterschied dazu wird lediglich eine äußere Feldspule 158 an den Gasbehälter 10 angelegt oder angebaut, die nun die Spule 152 quasi drahtlos mit Energie versorgt: Wurden bei Figur 15a und 16a die Erregerspulen 152 noch mit einem Kabel verbunden (ein- oder zweiadrig, je nachdem, ob man das Gehäuse 10 mit zur Stromführung verwenden will), wird in Figur 17a nur die äußere Erregerspule 158 an ein ein- oder zweiadriges Kabel angeschlossen, die primäre Erregerspule 152 selbst ist kurzgeschlossen, d.h. der Anfang und das Ende der Spule elektrisch direkt miteinander verbunden. Damit wird bei Erregung der Spule 158 zunächst in der Erregerspule 152 ein Strom induziert, welcher wiederum einen Strom in der Membran 160 bzw. der Schicht 159 induziert! - damit braucht der Gasbehälter 10 an keiner Stelle mehr wegen einer Kabelzuführung gebohrt werden, die zur Auslösung der Membran notwendige Energie wird also drahtlos von außen her eingeprägt bzw. übertragen. Hierbei ist es unerheblich, ob der Gasbehälter 10 aus Stahl oder einem anderen ferromagnetischen Stoff besteht, weil die von der Feldspule 158 erzeugten magnetischen Feldstärken so hoch sind, dass das hiervon betroffene Behältermaterial sofort in Sättigung geht und nur einen sehr kleinen Teil der Feldstärke quasi absorbiert bzw. abschirmt.In Figure 17a, the same processes take place as in Figures 15a and 16a, except that only an external field coil 158 is placed or attached to the gas container 10, which now supplies the coil 152 with energy in a quasi wireless manner: In Figures 15a and 16a, the excitation coils 152 were connected to a cable (single or two-wire, depending on whether the housing 10 is also to be used to conduct current), in Figure 17a only the external excitation coil 158 is connected to a single or two-wire cable, the primary excitation coil 152 itself is short-circuited, i.e. the beginning and end of the coil are electrically connected directly to one another. When the coil 158 is excited, a current is initially induced in the excitation coil 152, which in turn induces a current in the membrane 160 or the layer 159! - This means that the gas container 10 no longer needs to be drilled anywhere for a cable feed, so the energy required to trigger the membrane is impressed or transmitted wirelessly from the outside. It is irrelevant whether the gas container 10 is made of steel or another ferromagnetic material, because the magnetic field strengths generated by the field coil 158 are so high that the container material affected by this immediately goes into saturation and only absorbs or shields a very small part of the field strength.

Figur 15b, 16b und 17b:Figures 15b, 16b and 17b:

Die hier gezeichnete Anordnung verwendet prinzipiell die gleichen Anordnungen der Figuren 15a, 16a bzw. 17a, nur wird hier nicht die Membran oder eine darauf liegende oder aufplattierte Schicht vom Erregerfeld direkt beeinflusst, sondern zunächst eine Stanzvorrichtung, die insbesondere als Hohlnadel 154 ausgebildet ist. Wie vorher die Membran direkt, so wird nun diese Hohlnadel 154 von der Erregerspule abgestoßen und stanzt als folge die Membran auf. Es ist dies eine sehr sichere Methode, die allerdings ein Teil mehr, nämlich die Hohlnadel 154 benötigt und daher nur dann eingesetzt wird, wenn Membran und Schicht alleine nicht für die elektromagnetische Öffnung ausreichen oder geeignet sind.The arrangement shown here uses in principle the same arrangements as in Figures 15a, 16a and 17a, but here the excitation field does not directly affect the membrane or a layer lying on it or plated on it, but rather a punching device, which is designed in particular as a hollow needle 154. As was the case with the membrane directly before, this hollow needle 154 is now repelled by the excitation coil and subsequently punches the membrane open. This is a very safe method, but it does require one more part, namely the hollow needle 154, and is therefore only used when the membrane and layer alone are not sufficient or suitable for the electromagnetic opening.

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Bei allen Figuren 15a bis 17b wird man in der Regel die oben geschilderten induzierten Ströme zur Erzeugung einer Kraft verwenden, die letztlich die Membran aufsticht, verletzt oder schwächt. In Sonderfällen, d.h. wenn die Auslösezeiten mehrere Millisekünden betragen dürfen (bei der Verwendung der induzierten Ströme alleine werden Auslösezeiten bzw. Öffnungszeiten von 10 bis 50 Mikrosekunden erreicht!!) wird man aber auch hier rein mit Elektromagneten bzw. Elektromagnetismus arbeiten:
Für all diese Fälle wird entweder der Membranhalter 7 oder die Hohlnadel 154 aus einem Dauermagneten hergestellt, so dass beim Stromdurchfluß durch die Erregerspu-Ie, der nun auch statisch in Form eines Gleichstromes sein kann, Kraft gegen diesen Dauermagneten ausgeübt wird und entweder den Membranhalter 7 abreißt oder die Membran über die nun paramagnetisch auszuführende Schicht 159 bedrückt wird.
Nachdem man aber hier mit Elektromagnetismus und mit ferromagnetischem Material arbeiten muß, sind jedoch hier die erzeugbaren Kräfte relativ gering und erfordern damit besonders ausgelegte bzw. optimierte Membranen oder Membranhalter, die Sicherheitsabstände zwischen der Berstkraft und der im kommandierten Zeitpunkt aufbringbaren Kraft sind gegenüber der elektrodynamischen Methode mit induzierten Strömen sehr sehr klein!In all figures 15a to 17b, the induced currents described above are generally used to generate a force that ultimately punctures, injures or weakens the membrane. In special cases, ie when the trigger times can be several milliseconds (when using the induced currents alone, trigger times or opening times of 10 to 50 microseconds are achieved!!), one will also work purely with electromagnets or electromagnetism:
For all these cases, either the membrane holder 7 or the hollow needle 154 is made of a permanent magnet, so that when current flows through the excitation coil, which can now also be static in the form of a direct current, force is exerted against this permanent magnet and either the membrane holder 7 tears off or the membrane is pressed via the layer 159, which is now made paramagnetic.
However, since one has to work with electromagnetism and ferromagnetic material, the forces that can be generated are relatively small and therefore require specially designed or optimized membranes or membrane holders. The safety distances between the bursting force and the force that can be applied at the commanded time are very, very small compared to the electrodynamic method with induced currents!

In Figur 18 und 19 ist aufgezeigt, welche Möglichkeiten für ein an Stelle einer Membran verwendetes Plattensystem für den hier vorgestellten mehrstufigen Gasgenerator bestehen:Figures 18 and 19 show the possibilities for a plate system used instead of a membrane for the multi-stage gas generator presented here:

In Figur 18a besteht das Plattensystem aus einem äußeren Ring 96 und einer darin über die Raupe 97 eingeschweißten oder eingeklebten Platte 98. Wird diese zentrale Platte vom Projektil getroffen, wird sie ausgebrochen, was gleichbedeutend ist mit dem Aufplatzen einer sonst dort angebrachten Membran. Figur 18b zeigt den Fall, dass die Platte nicht wie 98 im Außenring 96 angebracht ist, sondern quasi vor der Platte, in Figur 18c sitzt die Platte in einer Aufhahmebohrung des Plattenhalters 104, so dass hier einmal die strömungswirksame Öffnung unabhängig ist von der Plattengröße und damit auch sowohl vom Öffnungsdruck ( Der Speicherdruck &rgr; wirkt auf die gesamte Plattenfläche und erzeugt damit eine sehr hohe Kraft bzw. mit wachsendem Durchmesser der Platte eine linear wachsende Spannung in der Schweißnaht 102, wohinge-In Figure 18a, the plate system consists of an outer ring 96 and a plate 98 welded or glued into it via the bead 97. If this central plate is hit by the projectile, it is broken off, which is equivalent to the bursting of a membrane that would otherwise be attached there. Figure 18b shows the case where the plate is not attached to the outer ring 96 like 98, but rather in front of the plate; in Figure 18c, the plate sits in a receiving hole in the plate holder 104, so that here the flow-effective opening is independent of the plate size and thus also of the opening pressure (the storage pressure ρ acts on the entire plate surface and thus generates a very high force or, as the diameter of the plate increases, a linearly increasing tension in the weld seam 102, whereas

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gen die strömungsbestimmende Fläche 105 stets gleich groß bzw. klein bleibt), wie auch von der Öffiiungszeit (Die Öffnungszeit ist abhängig vom Druck &rgr; des Speichergases, der Masse der Platte 101 und von der Beschleunigungslänge 103) eingestellt werden kann!
5gen the flow determining surface 105 always remains the same size or small) as well as by the opening time (The opening time depends on the pressure ρ of the storage gas, the mass of the plate 101 and the acceleration length 103)!
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Figur 19a zeigt die Ausgestaltung einer Kombination aus Platte und Folie bzw. Membran: Im Plattenträger 106 ist eine im wesentlichen frei verschiebbare Platte 108 eingebracht, die auf der Speichergasseite von einer Folie bzw. Membran abgedeckt ist. Entweder die Folie / Membran oder die Platte 108 muß hierbei die Dichtfunktion gegenüber dem Speichergas übernehmen, in der Regel die Folie bzw. Membran.Figure 19a shows the design of a combination of plate and foil or membrane: A plate 108 which is essentially freely movable and which is covered by a foil or membrane on the storage gas side is inserted into the plate carrier 106. Either the foil/membrane or the plate 108 must take over the sealing function with respect to the storage gas, usually the foil or membrane.

Bei Überschreiten der Scherspannung der Folie bzw. Membran wird ein der Platte flächenmäßig entsprechender Teil der Folie / Membran ausgestanzt, wodurch die Öffnung für das Speichergas bei Druck &rgr; freigegeben wird. Je nach Dichtsystem und insbesondere je nach Masse der Platte 108, dem Ort beispielsweise eines dichtenden &Ogr;&Igr; 5 Rings am Umfang der Platte 109 und der Dicke der Platte 111, d.h. je nach der Länge des Beschleunigungswegs 113, kann hierbei eine Öffnungszeit vorbestimmt werden und damit beispielsweise eine bessere Entleerung des zeitlich vorher geöffneten Speichervolumens. If the shear stress of the film or membrane is exceeded, a part of the film/membrane with an area corresponding to the plate is punched out, whereby the opening for the storage gas is released at pressure ρ. Depending on the sealing system and in particular depending on the mass of the plate 108, the location of, for example, a sealing ρ 5 ring on the circumference of the plate 109 and the thickness of the plate 111, i.e. depending on the length of the acceleration path 113, an opening time can be predetermined and thus, for example, a better emptying of the storage volume that was previously opened.

Claims

1. Multi-stage gas generator, in particular for motor vehicle airbag systems, with at least one gas container ( 10 , 68 , 70 ) in which a storage gas is contained and/or in which gas can be generated and/or to which gas can be supplied, wherein the gas container has at least one controllable opening device ( 5 , 23 , 24 , 61 , 64 , 65 , 71 , 73 , 76 , 80 , 152 , 154 ) and otherwise a series connection of internal membrane or plate systems (9 + 30, 22 + 88 + 91, 22 + 88 + 114, 33 + 34, 35 + 36, 114 + 41 + 42 + 47, 44 + 45, 46 + 43, 54 + 42, 130 + 43, 132 + 45, 133 + 43, 134 + 45, 121 + 69, 67, 72, 74, 75, 78, 160 + 7, 96 + 98, 96 + 99, 10 4 + 101, 106 + 108 + 81), which after the opening of the first membrane open automatically, almost programmed, one after the other, so that the gas stored behind them is gradually released, wherein the associated flow-through openings are designed with regard to their individual cross-sections and with regard to the total cross-sectional area to determine the flow for the mass flow of the gas flowing out.

2. Gas generator according to claim 1, characterized in that the outlet openings open one after the other in a self-controlling manner when the first membrane is destroyed in front of the outlet openings 8 of the series connection of membranes and ultimately open, for example, into a guide tube, a vortex chamber 159 or a diffuser which has one or more outflow openings ( 8 ) for the gas located in the gas container or which can be generated therein.

3. Gas generator according to claim 1, characterized in that all volumes enclosed by the membrane or plate systems can be of different sizes and are filled with one and the same gas.

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4. Gas generator according to claim 1, characterized in that all volumes enclosed by the membrane or plate systems can be of different sizes and are filled with different types of gas.

5. Gas generator according to claim 1, characterized in that all volumes enclosed by the membrane or plate systems can be of different sizes and are filled with different gas pressures.

6. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the respective openings of the membrane or plate systems each have a different opening cross-sectional area.

7. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the respective openings of the membrane or plate systems each have a different course of the opening cross-sectional area in the flow direction.

8. Gas generator according to claim 5, characterized in that the respective openings of the membrane or plate systems are tapered, widened or in the form of a Laval nozzle in the flow direction.

9. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the respective openings of the membrane or plate systems are each closed by means of a destructible membrane or ejectable plate.

10. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the respective openings of the membrane or plate systems are closed by means of a plurality of destructible membranes or ejectable plates.

11. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the membranes have a locally constant wall thickness.

12. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the membranes have a locally variable wall thickness in order to achieve a two-stage function by means of a built-in stage.

13. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the gas generator is designed as a hybrid gas generator which has propellant charges arranged at least in one combustion chamber ( 2 ), wherein the combustion chamber is connected to the gas container ( 10 ) via a respective guide channel ( 15 ') such that the first volume behind the first membrane of the series connection of membranes is filled by the hot gas jet from the combustion chamber when the first membrane is completely or partially destroyed.

14. Gas generator according to claim 13, characterized in that a projectile ( 5 ) is provided in the guide channel ( 15 '), which projectile can be accelerated by the gas pressure of the propellant charges and serves to destroy the first membrane located in front of it.

15. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane in front of the outflow openings 8 can be destroyed by controllable opening devices provided in the gas container 10 or outside the gas container 10 .

16. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane is supported in front of the outflow openings 8 by a support element mounted in the gas container 10 or outside the gas container 10 and that this support element can be removed or destroyed by a controllable actuator, the membrane supported thereby being dimensioned such that it can be destroyed by the gas pressure prevailing in the gas blocked off by it when the supporting effect of the support element is eliminated.

17. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane is destroyed in front of the outflow openings 8 by a component mounted in the gas container 10 or outside the gas container 10 , which generates eddy currents in the first membrane, the forces generated here being used for its destruction.

18. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane is destroyed in front of the outflow openings 8 by an assembly mounted in the gas container 10 or outside the gas container 10 and generating eddy currents in it, wherein the material softening due to the sudden heating of the membrane by the secondary or eddy currents induced in it is used for its destruction.

19. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane is destroyed in front of the outflow openings 8 by an assembly mounted in the gas container 10 or outside the gas container 10 and generating eddy currents in the first membrane, the eddy currents being generated in a part 154 serving as a tool, which is then pressed off the coil and thereby destroys the membrane purely mechanically.

20. Gas generator according to one of claims 17 to 19, characterized in that the energy for the excitation coil 152 is radiated into the gas generator from the outside via a field coil 158 and thus the excitation coil does not have to be supplied externally via a cable.

21. Gas generator according to one of the preceding claims, characterized in that the opening time of any plate system is adjusted by the barrel length 103 , the mass of the plate 101 and the pressure p acting on the plate.

22. Gas generator according to claim 14, characterized in that the surface of the projectile 5 which first impacts the first membrane is shaped such that it acts as a tool, in particular is concavely shaped.

23. Gas generator according to claim 14, characterized in that the surface of the projectile 5 which first impacts the first membrane is shaped such that it acts as a penetrator, in particular is convexly shaped.

24. Gas generator according to claim 14, characterized in that the surface of the projectile 5 which first impacts the first membrane is shaped such that it acts as a balancing rod, in particular is even/flat.

25. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane in front of the outflow openings 8 can be destroyed by a pyrotechnic, electromagnetic or pneumatically operated actuator 64 , 65 , 71 , 73 in the gas container 10 or outside the gas container 10 .

26. Gas generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first membrane is shot open in front of the outflow openings 8 by a membrane 61 closing the combustion chamber 63 .

27. Gas generator according to claim 26, characterized in that the propellant charge 150 introduced into the combustion chamber 63 is dimensioned so large that a hot gas/plasma stream can flow into the volume 138 after the first completely or partially destroyed membrane 69 for a longer period of time.

28. Gas generator according to claim 27, characterized in that the combustion chamber 63 is shaped as a nozzle 122 on the outlet side.