DE19501837C2

DE19501837C2 - Gasgeneratoren

Info

Publication number: DE19501837C2
Application number: DE1995101837
Authority: DE
Inventors: Franz Fuerst; Christian Herget
Original assignee: Temic Bayern Chemie Airbag GmbH
Current assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Priority date: 1995-01-21
Filing date: 1995-01-21
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2015-01-22
Also published as: DE19501837A1

Description

Die Erfindung betrifft Gasgeneratoren, insbesondere für passive Rückhaltesysteme in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Rückhaltesysteme bekannt, die mit einem Gassack (Airbag) ausgestattet sind, der durch ein von einem im Gasgenerator erzeugten Gas aufgeblasen wird. Dabei sind im wesentlichen zwei Arten von Gasgeneratoren bekannt, die brennbare, feste treibstoffgaserzeugende Zusammensetzungen zum Aufblasen des Airbags verwenden.

So ist einmal aus der DE 42 08 844 A1 ein Gasgenerator bekannt, dessen Brenn- und Filterkammern ringförmig um eine Anzündeinheit angeordnet und aus schalenförmigen Einzelteilen aufgebaut sind. Die Verbindung eines schalenförmigen Unterteils mit einem schalenförmigen Oberteil zur Bildung des Gasgeneratorengehäuses erfolgt mittels zwei Gewinden, nämlich einerseits zur Verbindung der zylinderförmigen Innenwände und andererseits zur Verbindung der zylinderförmigen Außenwände des Unter- und des Oberteils.

Die Gasgeneratoren mit einem schalenförmigen Ober- und Unterteil können auch durch Schweißen hochdruckfest und hermetisch dicht miteinander verbunden werden.

Auch sind Gasgeneratoren mit zylindrischem Aufbau aus der DE 43 38 536 A1 bekannt, bei dem ein langgestreckter Zylinder die Brennkammer darstellt und ein diesen Brennkammerzylinder umschließender Zylinder, der Auslaßöffnungen aufweist. Bei diesem bekannten Gasgenerator wird der Brennkammerzylinder stirnseitig mit einem Deckel verschlossen, wobei als Verbindungsmittel ebenfalls ein Gewinde vorgesehen ist.

Daraus ergeben sich für die Schraub- und Schweißverbindungen folgende Nachteile: beim Schrauben müssen bei der Montage des Gasgeneratorengehäuses die beiden Gewinde gleichzeitig greifen, hierfür sind nur äußerst geringe Toleranzen zulässig, da diese Gewinde ansonsten nie korrekt zusammenpassen. Dies führt dazu, daß die für dieses Sondergewinde erforderlichen engen Toleranzen nur durch spanende Bearbeitung und durch einen erhöhten Prüfaufwand erzielt werden können. Außerdem wird für die Gewinde zusätzlicher Bauraum benötigt. Die Folge ist erhöhter Materialeinsatz bei der Herstellung der Gehäuseteile und weniger Platz für Treibstoff. Außerdem muß aus Gewichtsgründen bei derartigen Gasgeneratoren Aluminium verwendet werden. Durch die geringe Schmelztemperatur von Aluminium werden für diese Aufbauten Frühzünder benötigt, um den Generator zu zünden, bevor sein Gehäuse zusammenschmilzt. Das führt zu hohen Herstellungskosten.

Beim Schweißen muß zum einen der Treibstoff vor dem Kontakt mit den heißen Metallteilen geschützt werden, da sonst die Gefahr der Selbstentzündung besteht. Daher sind zusätzliche Bauteile wie Schweißschutzringe etc. notwendig, was eine Erhöhung der Bauteilezahl bzw. Montageschritte zur Folge hat. Zusätzlich müssen die Fügestellen der einzelnen sehr genau bearbeitet werden (Paßflächen), um eine reproduzierbare, feste und hermetisch dichte Verbindung zu erreichen. Demzufolge ist auch hier ein sehr hoher Prüfaufwand notwendig. Das führt zu hohen Herstellungs- und Montagekosten.

Aus der gattungsgemäßen DE 41 38 888 A1 ist ein Rohr gasgenerator bekannt, der im wesentlichen aus zwei ineinandergesteckten Rohren besteht. Das äußere und das innere Rohr sind über Verschlußdeckel, die jeweils an beiden axialen Enden vorgesehen sind, miteinander verbunden. Die Verschlußdeckel legen das innere Rohr relativ zum äußeren Rohr in axialer und in radialer Richtung fest. Dazu sind im äußeren Rohr mehrere Einschnitte vorgesehen, wobei zwei parallel in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte ein Paar von Einschnitten definieren und wobei mehrere Paare von Einschnitten in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Bei jedem Paar von Einschnitten wird der zwischen den parallelen Einschnitten gebildete Wandabschnitt V-förmig nach innen gebogen, um eine radiale Bewegung des Verschlußdeckels zu verhindern. Diese aufwendige Herstellung macht den Gasgenerator jedoch relativ teuer.

Allgemein ist ein Verfahren zur Verfahren zur Biegeverlappung von zwei Bauteilen in Spur, Günter: Handbuch der Fertigungstechnik, Fügen, Handhaben und Montieren, Care Hauser Verlag München, Wien, Bd. 5, S. 124, beschrieben.

Aus der DE 42 30 342 A1 ist ein Gasgenerator bekannt, der an einem ringförmigen Flansch durch eine gecrimpte Verbindung an einem Träger gehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator mit einem einfach aufgebauten, kostengünstig herzustellenden Gehäuse zu schaffen, bei dem die Einzelteile auch bei hohem Druck sicher aneinander befestigt bleiben.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Hiernach besteht ein Gehäuse im wesentlichen aus mehreren Teilen, die zusammengesetzt die Zünd-, Brenn- und Filterkammer ausbilden. Dabei müssen an mindestens einem der zu verbindenden Teile über den gesamten Umfang hinweg Schlitze zahnförmig eingestanzt werden, so daß das Blech an diesen Stellen Lappen ausbildet, die sich nach innen oder nach außen biegen lassen. An mindestens einem anderen der zu verbindenden Teile müssen sich Aussparungen an einer Wand befinden, in die die Lappen gedrückt werden können und so einen Formschluß an dieser Stelle ausbilden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind, daß die Gehäuseeinzelteile nicht mehr aufwendig bearbeitet bzw. hergestellt werden müssen (keine spanabhebende Bearbeitung, keine dicken Wände für Gewinde, keine zwingende Notwendigkeit für den Gebrauch von Aluminium, so daß der Frühzünder entfällt, und keine genauen Paßflächen für Schweißnähte). Außerdem löst sich im Falle eines überhöhten Druckes in der Brennkammer die bevorzugt geklebte oder andersartig gedichtete Verbindungsstelle zwischen Brennkammerwand und Oberteil aufgrund der Verformung des Oberteils. Dadurch erhöht sich der Ausströmquerschnitt für den Gasstrom aus der Brennkammer augenblicklich und führt somit zu einer Drucksenkung in der Brennkammer. Wesentlich dabei ist, daß je höher der Druck in der Brennkammer desto größer wird die Verformung des Oberteils (bzw. Unterteils) und desto größer wird der zusätzlich freigegebene Ausströmquerschnitt sein.

Gleichzeitig ergeben sich neben den reduzierten Materialkosten auch noch geringere Montagekosten, vergleicht man sie mit der aufwendigen Montage beim Schrauben und Schweißen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung von Blech.

Durch die geringeren Wandstärken wird das Bauteil leichter und in der Brennkammer kann mehr Treibstoff untergebracht werden, da ein größeres Volumen zur Verfügung steht. Die Verwendung von Blech dient weiterhin der sortenreinen Wiederverwertung, da das Filtermaterial in der Regel aus Stahl besteht. Weiterhin entfallen Schweißschutzringe, Dichtringe und andere zusätzliche Einzelteile, deren Anschaffung, Lagerung und Verarbeitung die Gasgeneratoren zusätzlich verteuert.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen, runden Gasgenerators mit dem Befestigungslappen am Deckel,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen, runden Gasgenerators mit Befestigungslappen am Montageflansch,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines eckigen Gasgenerators mit den Befestigungslappen am Deckel und einer zusätzlichen Sicke am Montageflansch und

Fig. 4a, 4b, 4c eine Schnittdarstellung der verschiedenen Verbindungstechniken von Lappen eines erfindungsgemäßen Gasgenerators.

Funktionsähnliche oder baugleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gasgenerator. Hierbei besteht das Gehäuse aus einem Gefäß 2, einem Deckel 1 und einem Montageflansch 3.

Ein derartiges Gehäuse bildet im Zentrum eine Zündkammer 12 aus, die einen Anzünder 7 und eine Anzündmischung 8 aufnehmen kann. Zur Aufnahme des gaserzeugenden Gemisches in Form von Tabletten 13 legt sich um diese Zündkammer 12 eine ringförmige Brennkammer 14. Schließlich bildet ein weiterer ringförmiger Bereich die Filterkammer 18.

Zur Bildung dieses Kammersystems dient das Gefäß 2 und der Deckel 1. Im Gefäß 2 sind Zündkammerwand 10, Brennkammerwand 15 ausgebildet. Die Filterkammer 18 wird im Gefäß 2 zusammen mit der Außenwand des Deckels 1 ausgebildet. Beim Zusammenbau der beiden Teile 1 und 2 wird der Deckel 1 über das Gefäß 2 geschoben, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt.

Um eine feste Verbindung zwischen dem Gefäß 2 und dem Deckel 1 zu erzielen, weist der Deckel 1 an der Seitenwand lappenförmige Einschnitte 4 auf. Das Gefäß 2 weist dagegen an der Außenwand eine ringförmige, nutähnliche Aussparung 5 auf. Der Deckel 1 wird über das Gefäß 2 gezogen, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt. Sodann können die Lappen 4 in die nutförmige Aussparung 5 gedrückt werden, so daß ein Formschluß entsteht (siehe Fig. 4a). Alternativ ist denkbar, daß die Lappen bereits vorgeformt sind. Dann schnappen beim Ziehen des Deckels 1 über das Gefäß 2 die Lappen in die nutförmige Aussparung.

Um die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen, falls keine geschlossenen Treibstoffcontainer verwendet werden, wird die kreisförmige Kontaktfläche oben auf der Brennkammerwand 15 oder am Deckel 1 mit einem Klebstoff benetzt bzw. eine Dichtspur gelegt 17, so daß, nachdem der Deckel 1 über das Gefäß 2 gedrückt wird, an dieser Stelle 17 ein dichter Verschluß entsteht. Weiterhin kann vor dem Verschließen an der äußeren Filterkammerwandung 24 zusätzlich ebenfalls ein Dichtmittel, in Form von einem Dichtring, einer Dichtspur oder einem Klebstoff, angebracht werden, so daß auch an dieser Stelle der Verschluß dicht ist (nicht abgebildet).

Vor dem Zusammenfügen von Gefäß 2 und Deckel 1 erfolgt eine Vormontierung des Gefäßes 2. Zunächst wird das Anzündelement 7, das die eigentliche Zündpille enthält, in die Zündkammer 12 eingebracht und an der Wand nach Stand der Technik befestigt. Dann wird eine Verdämmhülse 9 mit dem eigentlichen Zündpulver der Anzündmischung 8 an der Zündkammerwand 10 eingepreßt. Nun kann in die Brennkammer 14 ein Verdämmband sowie ein Grobfilter 11 eingebracht werden, das im Bereich von den Auslaßöffnungen 16 angeordnet ist. Anschließend wird die gaserzeugende Masse in Form von Tabletten 13 in die Brennkammer 14 eingefüllt. Ferner könnte noch ein Volumenausgleichsmittel eingelegt werden, das auch als Dämpfungskissen wirkt. Um die Filterkammer 18 zu vervollständigen, wird ein Grobfilter 19 und ein Feinfilter 18 eingesetzt.

Nun kann der Deckel auf das bestückte Gefäß gedrückt werden und die Lappen 4 des Deckels 1 in die ringförmige, nutähnliche Aussparung 5 am Gefäß 2 gedrückt werden (siehe auch Fig. 4a). Die Höhe des Gehäuses ist durch die Höhe der Brennkammerwand nun eindeutig definiert und hängt nicht mehr, wie im Falle der Verwendung eines Gewindes, von dessen Schraubtiefe ab. Zum Schluß wird der Montageflansch 3 über die am Deckel 1 ausgebildeten Lappenverbindungen gedrückt bzw. gepreßt. An diesem Montageflansch 3 befinden sich Montagelöcher 22, an dem der aufblasbare Sack als Airbag also auch gleichzeitig mit der Halterung eines Kraftfahrzeuges verbunden werden kann.

Fig. 2 zeigt eine weitere Befestigungsvariante mit Hilfe von Lappen. Auch hier besteht das Gehäuse aus einem Gefäß 2, einem Deckel 1 und einem Montageflansch 3. Ein derartiges Gehäuse bildet im Zentrum eine Zündkammer 12 aus, die einen Anzünder 7 und eine Anzündmischung 8 aufnehmen kann. Zur Aufnahme des gaserzeugenden Gemisches in Form von Tabletten 13 legt sich um diese Zündkammer 12 eine ringförmige Brennkammer 14. Schließlich bildet ein weiterer ringförmiger Bereich die Filterkammer 18.

Zur Bildung dieses Kammersystems dient das Gefäß 2 und der Deckel 1. Im Gefäß 2 sind Zündkammerwand 10, Brennkammerwand 15 ausgebildet. Die Filterkammer 18 wird im Gefäß zusammen mit der Außenwand des Deckels 1 ausgebildet. Beim Zusammenbau der beiden Teile 1 und 2 wird der Deckel 1 über das Gefäß 2 geschoben, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt.

Um eine feste Verbindung zwischen dem Gefäß 2, dem Deckel 1 und dem Montageflansch 3 zu erzielen, weist der Deckel 1 zusammen mit dem Gefäß 2 einen seitlich abstehenden Rand mit ringförmigen, nutähnlichen Aussparungen 5 auf. An der Seitenwand des Montageflansches 3 sind Lappen 4 eingestanzt, wie in Fig. 4b dargestellt. Der Deckel 1 wird dann über das Gefäß 2 gezogen, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt. Um die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen, wird die kreisförmige Kontaktfläche oben auf der Brennkammerwand 15 oder am Deckel 1 mit Klebstoff benetzt bzw. eine Dichtspur gelegt 17, so daß, nachdem der Deckel 1 über das Gefäß 2 gedrückt wird, an diesen Stellen 17 ein hermetisch dichter Verschluß entsteht, falls kein geschlossener Treibstoffkanister vorhanden ist. Weiterhin kann vor dem Verschließen an der äußeren Filterkammerwandung 24 zusätzlich ebenfalls ein Dichtmittel, in Form von einem Dichtring, einer Dichtspur oder einem Klebstoff, angebracht werden, so daß auch an dieser Stelle der Verschluß hermetisch dicht ist.

Vor dem Zusammenfügen von Gefäß 2 und Deckel 1 erfolgt eine Vormontierung des Gefäßes 2. Zunächst wird das Anzündelement 7, das die eigentliche Zündpille enthält, in die Zündkammer 12 eingebracht und an der Wand nach Stand der Technik befestigt. Dann wird eine Verdämmhülse 9 mit dem eigentlichen Zündpulver, der Anzündmischung 8, an der Zündkammerwand 10 eingepreßt. Nun kann in die Brennkammer 14 ein Verdämmband sowie ein Grobfilter 11 eingebracht werden, das im Bereich von den Auslaßöffnungen 16 angeordnet ist. Anschließend wird die gaserzeugende Masse in Form von Tabletten 13 in die Brennkammer 14 eingefüllt. Ferner könnte noch ein Volumenausgleichsmittel eingelegt werden, das auch als Dämpfungskissen wirkt. Um die Filterkammer 18 zu vervollständigen, wird ein Grobfilter 19 und ein Feinfilter 18 eingesetzt.

Nun kann der Deckel auf das bestückte Gefäß gedrückt werden und der Montageflansch darübergeschoben werden. Die Lappen 4 des Montageflansches 3 können nun in die Aussparung 5 des ausgebildeten überstehenden Randes gedrückt werden. Der untere Teil 25 des Montageflansches 3 wird nun in die gegenüberliegende Aussparung 5 gedrückt, so daß ein klammerähnlicher Verschluß entsteht (siehe Abb. 4b) Abb. 4c zeigt bei einer paarweisen Ausgestaltung der Lappen ebenfalls einen klammerartigen Verschluß zwischen Gefäßdeckel und Montageflansch.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Gasgenerator mit einem eckigen Gehäuse. Anhand dieses Gasgenerators, der selbst nicht unter den Umfang der Schutzansprüche fällt, wird die erfindungsgemäße Verbindung eines Montageflansches mit dem Gasgenerator beschrieben.

Ein derartiges Gehäuse bildet im Zentrum eine Zündkammer 12 aus, die einen Anzünder 7 und eine Anzündmischung 8 aufnehmen kann. Zur Aufnahme des gaserzeugenden Gemisches in Form von Tabletten 13 legt sich um diese Zündkammer 12 eine Brennkammer 14. Schließlich bildet ein abschließender Bereich die Filterkammer 18.

Um eine feste Verbindung zwischen dem eckigen Gefäß 2 und dem eckigen Deckel 1 zu erzielen, weist der Deckel an der Seitenwand lappenförmige Einschnitte 4 auf. Das Gefäß 2 weist dagegen an der Außenwand eine nutähnliche Aussparung 5 auf. Der Deckel 1 wird über das Gefäß 2 gezogen, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt. Sodann können die Lappen 4 in die nutförmige Aussparung 5 gedrückt werden, so daß ein Formschluß entsteht (siehe Fig. 4a).

Wenn sich der Treibstoff nicht in einem hermetisch dichten Kanister befindet, ist es erforderlich, die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen, die kreisförmige Kontaktfläche oben auf der Brennkammerwand 15 oder dem Deckel 1 mit einem Klebstoff zu benetzen bzw. eine Dichtspur zu legen 17, so daß, nachdem der Deckel 1 über das Gefäß 2 gedrückt wird, an dieser Stelle 17 ein hermetisch dichter Verschluß entsteht. Weiterhin kann vor dem Verschließen an der äußeren Filterkammerwandung 24 zusätzlich ebenfalls ein Dichtmittel, in Form von einem Dichtring, einer Dichtspur oder einem Klebstoff, angebracht werden, so daß auch an dieser Stelle der Verschluß hermetisch dicht ist.

Zum Schluß wird der eckige Montageflansch 3 über die am Deckel 1 ausgebildeten Lappenverbindungen geschoben und dann zusätzlich in die Aussparung 5 gedrückt, so daß eine Sicke am Montageflansch entsteht. Dadurch wird die Verbindung zusätzlich gesichert, da ein Rückfedern der eingedrückten Lappen bzw. ein Ausklinken jener erschwert bzw. verhindert wird.

Claims

1. Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen-Rückhalte systeme,
mit einem Gehäuse,
wobei das Gehäuse aus mehreren Einzelteilen (1, 2) besteht,
wobei in einer zylindrischen Wand eines Einzelteils (1) radial durchdringende Einschnitte vorgesehen sind, und
die durch die Einschnitte begrenzten Wandbereiche (4) in nutähnlichen Aussparungen (5) an einem anderen Einzelteil (2) radial nach innen gedrückt sind,
so daß durch das Ineinandergreifen ein Formschluß erzielt wird,
einer Zündkammer (12),
einer Brennkammer (14) und
einer Filterkammer (18),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelteile (1, 2) des Gehäuses aus einem Gefäß (2) mit mehreren koaxial zueinander ausgebildeten Wänden,
von denen die äußere Wandung eine nutähnliche Aussparung (5) hat, und
einem Deckel (1) mit einer Stirnwand und einer Umfangswand, welche mit den Einschnitten versehen ist,
gebildet sind,
daß der Deckel (1) und das Gefäß (2)
in axialer Richtung ineinander gesteckt sind und
durch Anlage von Wandungen zentriert sind,
daß die Einschnitte lappenförmig verlaufen,
mit jeweils gegenüberliegenden, sich im Wesentlichen axial erstreckenden Abschnitten und
einem diese Abschnitte verbindenden, quer dazu verlaufenden Abschnitt, und
daß das freie Ende jedes durch die zugehörigen Einschnitte gebildeten Lappens (4) zur Stirnwand des Deckels gerichtet ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator als Ring-Gasgenerator ausgebildet ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Montageflansch (3) vorgesehen ist, der zusätzlich in die nutförmige Aussparung (5) gedrückt wird, so daß sich eine Sicke (21) im Montageflansch (3) ausbildet.

4. Gasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebildeten Verbindungen durch ein Dichtmittel abgedichtet werden.

5. Gasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) eine Brennkammerwand (15) hat, die sich bis zur Stirnwand des Deckels (1) erstreckt, und daß zwischen der Brennkammerwand (15) und der Stirnwand des Deckels (1) ein Klebstoff oder eine Dichtspur (17) vorgesehen ist, zur Abdichtung der Brennkammer (14) von der Filterkammer (18).

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem überhöhten Druck in der Brennkammer (14) der Deckel (1) verformt und zwischen der Brennkammerwand (15) und der Stirnwand des Deckels (1) ein Spalt ergibt, über den erzeugtes Gas in die Filterkammer (18) strömen kann.