DE20114189U1 - Gas generator - Google Patents
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Description
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28. August 200128 August 2001
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GasgeneratorGas generator
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Sicherheitssystem, insbesondere ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer mit Treibstoff gefüllten Brennkammer, in der nach Zündung und Verbrennen des Treibstoffs ein Heißgas erzeugt wird, mit einer mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitskammer, mit einer Mischkammer, in der Flüssigkeit und Heißgas gemischt werden, und mit einem Steuerventil zum Steuern der in die Mischkammer eintretenden Flüssigkeitsmenge.The invention relates to a gas generator for a safety system, in particular a vehicle occupant restraint system, with a combustion chamber filled with fuel, in which a hot gas is generated after ignition and combustion of the fuel, with a liquid chamber filled with liquid, with a mixing chamber in which liquid and hot gas are mixed, and with a control valve for controlling the amount of liquid entering the mixing chamber.
Ein derartiger Gasgenerator ist aus der DE 199 13 145 Al bekannt. Das Steuerventil ist als pulsendes Ventil ausgeführt, das mehrfach geöffnet und wieder geschlossen werden kann, wodurch die Menge der Flüssigkeit gesteuert wird. Auch eine Steuerung durch den durch die Magnetspule durchgeleiteten Strom erlaubt eine direkte Steuerung der eingespritzten Flüssigkeitsmenge.
30Such a gas generator is known from DE 199 13 145 A1. The control valve is designed as a pulsating valve that can be opened and closed several times, thereby controlling the amount of liquid. Control by the current passed through the magnetic coil also allows direct control of the amount of liquid injected.
30
Die Erfindung schafft einen Gasgenerator, bei dem die eingespritzte Flüssigkeitsmenge sehr einfach und sehr genau gesteuert werden kann. Auch die Ansteuerung selbst soll sehr einfach erfolgen können. Dies wird bei einem Gasgenerator der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Steuerventil einen elektrischen, schrittgesteueitenThe invention creates a gas generator in which the amount of liquid injected can be controlled very easily and very precisely. The control itself should also be very easy. This is achieved in a gas generator of the type mentioned above by the control valve having an electrical, step-controlled
-2--2-
Motor hat, über den ein Steuerglied in zahlreiche Positionen verstellbar ist. Ein schrittgesteuerter Motor ist z.B. ein sogenannter Schrittmotor, bei dem die Motorwelle schrittweise gedreht wird und sich eine volle Umdrehung der Motorwelle aus einer genau definierten Anzahl von Einzelschritten zusammensetzt, oder ein linearer Schrittantrieb, bei dem ein Stator, der von einer Spule umgeben ist, in Einzelschritten axial verschoben werden kann. Derartige schrittgesteuerte Motoren bieten den Vorteil, daß digitale Steuersignale direkt verarbeitet werden können, denn der schrittgesteuerte Motor ist sozusagen ein Bindeglied zwischen digitaler Information und inkrementaler mechanischer Bewegung. Ein hoher Wirkungsgrad, hohe Drehmomente bei geringen Abmessungen, Selbsthaltemomente im elektrisch nicht erregten Zustand und schrittgenaue Positionierung ohne Rückmeldung durch Vorgabe einer Anzahl von Steuerimpulsen sind neben der Betriebssicherheit, Wartungsfreiheit und einfachen Handhabbarkeit die großen Vorteile von schrittgesteuerten Motoren. Die aufwendige Lageerkennung oder Taktung des Ventilkörpers, wie es bei einem Magnetventil der Fall ist, kann entfallen.Motor, via which a control element can be adjusted to numerous positions. A step-controlled motor is, for example, a so-called stepper motor, in which the motor shaft is rotated step by step and a full revolution of the motor shaft is made up of a precisely defined number of individual steps, or a linear step drive, in which a stator surrounded by a coil can be moved axially in individual steps. Such step-controlled motors offer the advantage that digital control signals can be processed directly, because the step-controlled motor is, so to speak, a link between digital information and incremental mechanical movement. High efficiency, high torques with small dimensions, self-holding torques in the electrically non-excited state and step-accurate positioning without feedback by specifying a number of control pulses are the great advantages of step-controlled motors, in addition to operational reliability, freedom from maintenance and ease of handling. The complex position detection or timing of the valve body, as is the case with a solenoid valve, can be omitted.
Das Steuerglied ist vorzugsweise eine Hülse, die linear durch den schrittgesteuerten Motor verfahrbar ist. Durch diese Hülse, die von den Statorwicklungen des Motors umgeben ist, fließt vorzugsweise die Flüssigkeit, was einen sehr kompakten Aufbau ergibt, denn Ventilstangen oder dergleichen können entfallen.The control element is preferably a sleeve that can be moved linearly by the step-controlled motor. The liquid preferably flows through this sleeve, which is surrounded by the stator windings of the motor, which results in a very compact structure, because valve rods or the like can be omitted.
Die Hülse ist entweder nur axial schrittweise verstellbar oder der rotierende Läufer des Schrittmotors, der über ein Gewinde mit einer stationären Gegenhülse in Eingriff ist, so daß sich die Hülse beim Drehen axial verschiebt. Die Gegenhülse ist vorzugsweise zwischen den Statorwicklungen und der Hülse angeordnet, wodurch sich erneut eine kompakte Bauweise verwirklichen läßt.The sleeve is either only axially adjustable in steps or the rotating rotor of the stepper motor, which is in engagement with a stationary counter sleeve via a thread, so that the sleeve moves axially when rotating. The counter sleeve is preferably arranged between the stator windings and the sleeve, which again allows a compact design to be achieved.
Vorzugsweise ist das Steuerventil am Auslaß der Flüssigkeitskammer angeordnet, so daß die in die Mischkammer einströmende Flüssigkeitsmenge unmittelbar durch das Steuerventil beeinflußt wird. Eine andere Möglichkeit, nämlich eine indirekte Steuerung herbeizuführen, bestünde darin, beispielsweise das Heißgas, das zum Antrieb eines Kolbens, der die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer drückt, dient, über dasPreferably, the control valve is arranged at the outlet of the liquid chamber, so that the amount of liquid flowing into the mixing chamber is directly influenced by the control valve. Another possibility, namely to achieve indirect control, would be to direct the hot gas, which serves to drive a piston that pushes the liquid out of the liquid chamber, via the
-3-Steuerventil
in eine Druckkammer einströmen zu lassen.-3-Control valve
to flow into a pressure chamber.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made. In the drawings:
- Figur 1 eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators,- Figure 1 is a longitudinal sectional view through an embodiment of the gas generator according to the invention,
- Figur 2 eine Längsschnittansicht durch eine erste Ausfuhrungsform des beim erfindungsgemäßen Gasgenerator einsetzbaren Steuerventils in Form eines linearen schrittgesteuerten Motors, und- Figure 2 is a longitudinal sectional view through a first embodiment of the control valve usable in the gas generator according to the invention in the form of a linear step-controlled motor, and
- Figur 3 eine Längsschnittansicht durch eine zweite Ausführungsform des beim erfindungsgemäßen Gasgenerator einsetzbaren Steuerventils in Form eines Schrittmotors.- Figure 3 is a longitudinal sectional view through a second embodiment of the control valve in the form of a stepper motor that can be used in the gas generator according to the invention.
Der in Figur 1 gezeigte Rohrgasgenerator 10 weist eine Brennkammer 12, eine Flüssigkeitskammer 14, eine Druckkammer 15 sowie eine Mischkammer 16 auf. Mit 17 ist eine Filterkammer bezeichnet.The tubular gas generator 10 shown in Figure 1 has a combustion chamber 12, a liquid chamber 14, a pressure chamber 15 and a mixing chamber 16. A filter chamber is designated by 17.
Die Brennkammer 12 enthält neben dem pyrotechnischen Treibstoff 18 eine Anzündeinheit 19.The combustion chamber 12 contains the pyrotechnic fuel 18 and an ignition unit 19.
Der Gasgenerator weist darüber hinaus ein zentrales Gasleitrohr 20 auf, das einen Teil des Heißgasstromes nach Zündung zur Druckkammer 15 leitet. Das Gasleitrohr 20 ist von einem Flüssigkeitsleitrohr 22 umgeben, so daß zwischen Gasleitrohr 20 und Flüssigkeitsleitrohr 22 ein ringförmiger Kanal 24 gebildet ist, der sich bis zur Mischkammer 16 erstreckt und dort an einer konusförmigen Stirnwand 26 endet. Am stromaufwärtigen Ende des Flüssigkeitsleitrohres 22 sitzt ein Steuerventil 28. Das Steuerventil 28 umfaßt eine Hülse 30, die in den Figuren 2 und 3 deutlicher zu erkennen ist. Über Öffnungen 40 der Flüssigkeitskammer 14 kann die Flüssigkeit in einen Raum 32 vor der Hülse 30 gelangen. Die Flüssigkeitskammer 14 ist gegenüber der ÖffnungThe gas generator also has a central gas guide tube 20, which guides part of the hot gas flow to the pressure chamber 15 after ignition. The gas guide tube 20 is surrounded by a liquid guide tube 22, so that an annular channel 24 is formed between the gas guide tube 20 and the liquid guide tube 22, which extends to the mixing chamber 16 and ends there at a conical end wall 26. A control valve 28 is located at the upstream end of the liquid guide tube 22. The control valve 28 comprises a sleeve 30, which can be seen more clearly in Figures 2 and 3. The liquid can reach a space 32 in front of the sleeve 30 via openings 40 in the liquid chamber 14. The liquid chamber 14 is opposite the opening
40 in noch nicht betätigtem Zustand geschlossen, indem eine Membrane40 closed in the not yet actuated state by a membrane
41 vor der Öffnung 40 angeordnet ist. Das Steuerventil 28 hat eine Spule 42, welche die Hülse 30 umgibt.41 is arranged in front of the opening 40. The control valve 28 has a coil 42 which surrounds the sleeve 30.
-A--A-
Die Spule 42 und die Hülse 30 bilden einen elektrischen, schrittgesteuerten Linearmotor, durch den die Hülse 30 in zahlreiche Stellungen verschoben werden kann, um einen Ventilspalt 34 zu schließen oder verschieden groß zu machen, über den Flüssigkeit in den Kanal 24 gelangen kann. Die Hülse 30 ist aus relativ dünnen Permanentmagnetscheiben, die axial aneinandergrenzen, zusammengesetzt.The coil 42 and the sleeve 30 form an electric, step-controlled linear motor by which the sleeve 30 can be moved into numerous positions in order to close or make a valve gap 34 of various sizes through which liquid can enter the channel 24. The sleeve 30 is composed of relatively thin permanent magnet disks which are axially adjacent to one another.
Eine axiale Bohrung 36 in der Hülse dient dem Druckausgleich zwischen den Räumen an den axialen Enden der Hülse 30, so daß die Hülse, z.B. wenn sie nach links verschoben wird, nicht gegen Flüssigkeit, die im angrenzenden Raum vorhanden ist, arbeiten muß.An axial bore 36 in the sleeve serves to equalize the pressure between the spaces at the axial ends of the sleeve 30 so that the sleeve, e.g. when it is moved to the left, does not have to work against liquid present in the adjacent space.
Die Spule 42 kann die Hülse 30 axial bewegen. Üblicherweise ist eine nicht gezeigte Feder vorhanden, die die Hülse 30 bei stromloser Spule in eine definierte Ausgangsstellung bringt.The coil 42 can move the sleeve 30 axially. Usually, a spring (not shown) is present which brings the sleeve 30 into a defined starting position when the coil is de-energized.
Die Flüssigkeitskammer ist von der Druckkammer durch einen Balg 48 getrennt. Der Balg 48 bildet einen Auspreßkolben.The liquid chamber is separated from the pressure chamber by a bellows 48. The bellows 48 forms a squeezing piston.
Beim Zünden des pyrotechnischen Festtreibstoffes 18 entsteht heißes Gas. Dieses Gas zerstört zuerst ein Sieb 50 und gelangt dann zum Teil über Öffnungen 52 in die Mischkammer. Ein anderer Teil des Heißgases gelangt jedoch über das zentral angeordnete Gasleitrohr 20 und einen anschließenden Kanal 54 in die Druckkammer 15. Der sich hier aufbauende Druck führt zur axialen Verschiebung des Balgs 48 nach links. Dadurch wird Flüssigkeit über die Öffnungen 40 in den Raum 32 gepreßt. Über einen Ansteuerstrom wird die Stellung der Hülse 30 gesteuert. Der Ventilspalt 34 wird mehr oder weniger groß, so daß mehr oder weniger Flüssigkeit über den Kanal 24 in die Mischkammer 16 gelangt.When the pyrotechnic solid propellant 18 is ignited, hot gas is generated. This gas first destroys a sieve 50 and then partly enters the mixing chamber via openings 52. Another part of the hot gas, however, enters the pressure chamber 15 via the centrally arranged gas guide pipe 20 and a connecting channel 54. The pressure that builds up here leads to the axial displacement of the bellows 48 to the left. This forces liquid into the chamber 32 via the openings 40. The position of the sleeve 30 is controlled by a control current. The valve gap 34 becomes more or less large, so that more or less liquid enters the mixing chamber 16 via the channel 24.
Das Steuerventil 28 steuert die Menge der eingespritzten Flüssigkeit und damit das Mischungsverhältnis Heißgas zu Flüssigkeit.The control valve 28 controls the amount of liquid injected and thus the mixing ratio of hot gas to liquid.
Die in die Mischkammer einströmende Flüssigkeit strömt an der konisehen Stirnwand 26 in Pfeilrichtung nach außen. Der sich ergebende Flüssigkeitsfilm wird mit zunehmendem Strömungsweg immer dünner und reißt an einer Kante ab, wo er auch auf den Heißgasstrom trifft, derThe liquid flowing into the mixing chamber flows outwards along the conical end wall 26 in the direction of the arrow. The resulting liquid film becomes thinner as the flow path increases and breaks off at an edge where it also meets the hot gas flow, which
durch die Öffnungen 52 in die Mischkammer gelangt. Das Gas verdampft die Flüssigkeit. Das Gemisch strömt schräg radial einwärts in die Filterkammer und gelangt da über Filter 60 zu radialen Ausströmöffnungen 62, von wo aus es zum Beispiel in einen Gassack strömt. Die Flüssigkeit kann brennbar oder nicht brennbar sein.through the openings 52 into the mixing chamber. The gas evaporates the liquid. The mixture flows diagonally radially inwards into the filter chamber and passes through filter 60 to radial outlet openings 62, from where it flows into a gas bag, for example. The liquid can be flammable or non-flammable.
Indem die in den Kanal 24 gelangende Flüssigkeitsmenge am Ausgang der Flüssigkeitskammer 14 gesteuert wird, kann der Flüssigkeitsstrom auch unmittelbar, d.h. ohne Verzögerung gestoppt werden. Ein Verstopfen des Steuerventils 28 ist so gut wie ausgeschlossen, da durch es nur die Flüssigkeit strömt, die frei von Verunreinigungen oder Fremdkörpern ist. Die Steuerung des Ventils 28 ist sehr einfach.By controlling the amount of liquid entering the channel 24 at the outlet of the liquid chamber 14, the liquid flow can also be stopped immediately, i.e. without delay. Clogging of the control valve 28 is virtually impossible, since only liquid that is free of impurities or foreign bodies flows through it. Control of the valve 28 is very simple.
Das Ventil 28 kann zeitlich vor und/oder während des Aktivierens des Gasgenerators angesteuert und betätigt werden. Zum Beispiel ist es möglich, das Ventil vor Aktivieren des Gasgenerators vollständig oder teilweise zu öffnen, um damit die notwendige Flüssigkeitsmenge beim Aktivieren des Gasgenerators zur Verfügung zu stellen. Diese Menge hängt vor allem von dem Rückhaltesystem ab, das vom Gasgenerator mit Gas versorgt wird. Die Ventilstellung und damit die Durchströmöffnungen können aber auch während des Aktivieren des Gasgenerators verändert werden.The valve 28 can be controlled and operated before and/or during activation of the gas generator. For example, it is possible to open the valve completely or partially before activation of the gas generator in order to provide the necessary amount of liquid when the gas generator is activated. This amount depends primarily on the restraint system that is supplied with gas by the gas generator. The valve position and thus the flow openings can also be changed during activation of the gas generator.
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform ist der Motor im Steuerventil 28 als Schrittmotor ausgeführt, in dem die Spule 42 einen rotierenden Läufer in Form der Hülse 30 umgibt. Zwischen Hülse 30 und Spule 42 ist eine stationäre, d.h. nicht drehbare und nicht verschiebbare Gegenhülse 38 vorgesehen. Hülse 30 und Gegenhülse 38 sind über Gewinde 44 miteinander in Eingriff. Beim Anlegen eines Stromes an die Spule 42 dreht sich die Hülse 30 deshalb schrittweise und verschiebt sich zugleich axial, um den Ventilspalt 34 zu verändern. Wie mit den Pfeilen gezeigt, kann die Flüssigkeit deshalb durch die Öffnungen 40, am Ventilspalt 34 vorbei in den Kanal 24 gelangen.In the embodiment shown in Figure 3, the motor in the control valve 28 is designed as a stepper motor in which the coil 42 surrounds a rotating rotor in the form of the sleeve 30. A stationary, i.e. non-rotatable and non-displaceable counter sleeve 38 is provided between the sleeve 30 and the coil 42. The sleeve 30 and the counter sleeve 38 are engaged with one another via threads 44. When a current is applied to the coil 42, the sleeve 30 therefore rotates step by step and at the same time moves axially in order to change the valve gap 34. As shown by the arrows, the liquid can therefore pass through the openings 40, past the valve gap 34 and into the channel 24.
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Claims (9)
mit einer mit Treibstoff gefüllten Brennkammer (12), in der nach Zündung und Verbrennen des Treibstoffs ein Heißgas erzeugt wird, mit einer mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitskammer (14), mit einer Mischkammer (16), in der Flüssigkeit und Heißgas gemischt werden, und
mit einem Steuerventil (28) zum Steuern der in die Mischkammer (16) eintretenden Flüssigkeitsmenge,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerventil (28) einen elektrischen, schrittgesteuerten Motor hat, über den ein Steuerglied in zahlreiche Positionen verstellbar ist. 1. Gas generator for a safety system, in particular a vehicle occupant restraint system,
with a combustion chamber ( 12 ) filled with fuel, in which a hot gas is generated after ignition and combustion of the fuel, with a liquid chamber ( 14 ) filled with liquid, with a mixing chamber ( 16 ) in which liquid and hot gas are mixed, and
with a control valve ( 28 ) for controlling the amount of liquid entering the mixing chamber ( 16 ),
characterized in that
the control valve ( 28 ) has an electric, step-controlled motor by means of which a control element can be adjusted to numerous positions.
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| DE20114189U DE20114189U1 (en) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | Gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE20114189U DE20114189U1 (en) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | Gas generator |
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Family Applications (1)
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| DE20114189U Expired - Lifetime DE20114189U1 (en) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | Gas generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20114189U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10323524B4 (en) * | 2003-05-24 | 2014-11-27 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Restraint system for vehicle occupants of a motor vehicle |
-
2001
- 2001-08-28 DE DE20114189U patent/DE20114189U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10323524B4 (en) * | 2003-05-24 | 2014-11-27 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Restraint system for vehicle occupants of a motor vehicle |
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Effective date: 20041019 |
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