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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator
für eine
Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, mit einem Speicherbehälter zum
Speichern von unter Druck stehendem Fluid und einem mit dem Speicherbehälter dicht
verbundenen Verschlußstück, wobei
das Verschlußstück eine
Anzunderkammer zur Aufnahme eines Anzünders und einen Endabschnitt
zur Fixierung einer die Anzünderkammer
begrenzenden Berstscheibe aufweist.
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Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen müssen im
Notfall innerhalb von wenigen Millisekunden aktiviert werden. Dies
gilt für
aufblasbare Rückhalteeinrichtungen
ebenso wie für
Gurtstraffer, Kniefänger
und dergleichen. Pyrotechnische Gasgeneratoren eignen sich zur Aktivierung
von solchen Sicherheitseinrichtungen, da sie die benötigte Druckgasmenge
ausreichend rasch produzieren. Andererseits ist die Verwendung von
pyrotechnischen Treibladungen problematisch, weil außer Stickstoff
auch unerwünschte
toxische Gase und Festteilchen entstehen, die ausgefiltert werden
müssen.
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Seit einiger Zeit werden daher sogenannte „Hybrid-Gasgeneratoren" verwendet, die üblicherweise
einen Speicherbehälter
mit unter Druck stehendem Gas enthalten, der durch eine zerstörbare Membrane
verschlossen ist. Des weiteren enthalten diese Gasgeneratoren noch
einen pyrotechnischen Treibsatz, der bei Zündung heiße Verbrennungsprodukte erzeugt,
die sich mit dem in dem Speicherbehälter enthaltenen Gas vermischen.
Das so entstehende Mischgas gelangt dann in ein Rückhaltemittel, beispielsweise
einen Gassack oder eine Kammer als Antrieb zur Betätigung der
Sicherheitseinrichtung.
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Die
DE 197 08 980 A1 beschreibt einen Hybrid-Gasgenerator,
bei dem der Druckbehälter
eine mit einem Verschluß versehene
Ausströmöffnung aufweist,
die in eine mit mehreren Abströmöffnungen versehene
Kammer mündet.
In der Kammer ist unter anderem ein axial verschieblicher Kolben
enthalten, der nach der Aktivierung durch einen Anzünder die Ausströmöffnung freigibt
und das Abströmen
des unter Druck stehenden Gases in einen angeschlossenen Gassack
ermöglicht.
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Die
DE 102 04 647 A1 beschreibt eine Aufblasvorrichtung
für eine
Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung mit einem Druckgasbehälter, einer
den Behälter
verschließenden
Membrane und einem Anzünder,
wobei der Anzünder
in einer mit dem Druckgasbehälter
verschweißten
mehrteiligen Haltevorrichtung eingesetzt ist.
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Die bekannten Lösungen erfordern einen hohen
konstruktiven Aufwand bzw. enthalten bewegliche Teile, deren Funktionssicherheit über die
gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeuges nicht gewährleistet
werden kann.
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Die vorliegende Erfindung schafft
demgegenüber
einen Gasgenerator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung
für Fahrzeuge,
die sich durch eine geringe Anzahl von einfachen Bauteilen auszeichnet
und deshalb sehr kostengünstig
hergestellt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung
in Fahrzeugen umfaßt
einen Speicherbehälter
zur Speicherung von unter Druck stehendem Fluid und ein mit dem
Speicherbehälter
dicht verbundenes Verschlußstück, wobei
das Verschlußstück eine
Anzünderkammer
zur Aufnahme eines Anzünders
und einen Endabschnitt zur Fixierung einer die Anzünderkammer
begrenzenden Berstscheibe aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet,
daß der
Anzünder
in der Anzünderkammer
aufgenommen und im befüllten
Zustand des Speicherbehälters
von der Berstscheibe mit einer Kraft beaufschlagt und so in der
Anzünderkammer
gehalten ist.
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Aufgrund dieser einfachen Konstruktion kann
gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen die Anzahl der für den Verschluß des Speicherbehälters und
die Öffnung
der Berstscheibe oder Membrane notwendigen Bauteile erheblich verringert
werden. Insbesondere sind weder ein gesonderter Anzünderträger noch
zusätzliche
Sicherungsringe erforderlich, die den Anzünder gegen ein Herausfallen
aus der Anzünderkammer
sichern. Bevorzugt ist der Anzünder
mittels eines Preßsitzes in
der Anzünderkammer
aufgenommen. In diesem Fall kann auch auf die Verwendung von Kleber
zur Verbindung der jeweiligen Bauteile verzichtet werden. Da der
erfindungsgemäße Gasgenerator
keine beweglichen Bauteile aufweist, ist auch die Funktionssicherheit
wesentlich verbessert.
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Das Verschlußstück ist bevorzugt einstückig ausgeführt. Insbesondere
kann das Verschlußstück in einfacher
Weise durch Fließpressen
gebildet sein. Hierdurch wird eine kostenoptimierte Herstellung
ermöglicht.
Allerdings sind zur Herstellung des Verschlußstücks auch andere Fertigungsverfahren
einsetzbar.
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Besonders bevorzugt weist das Verschlußstück einen
rohrförmigen
Ansatz auf, der die Anzünderkammer
begrenzt. Der in den Speicherbehälter
hineinragende Endabschnitt zur Fixierung der Berstscheibe ist bei
dieser Ausführungsform
an dem freien Ende des rohrförmigen
Ansatzes gebildet. Die Fixierung des Anzünders in der Anzünderkammer
durch einen Preßsitz
kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der rohrförmige Ansatz eine konische Innenkontur
mit einem in Richtung auf die Berstscheibe zunehmenden Durchmesser
aufweist.
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Vorzugsweise ist der Gasgenerator
ein Hybridgasgenerator. Der Gasgenerator kann aber auch als ein
sogenannter „Kaltgasgenerator" ohne weiteren pyrotechnischen
Treibstoff ausgelegt sein.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Schnittansicht
eines Teilabschnitts des erfindungsgemäßen Gasgenerators.
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Der in der Figur dargestellte Gasgenerator 10 für eine Sicherheitseinrichtung
in Fahrzeugen umfaßt
einen Speicherbehälter 12 zur
Speicherung von unter Druck stehendem Fluid 14, beispielsweise Stickstoff,
Argon oder Helium, oder ein Gemisch dieser Gase. Mit dem Speicherbehälter 12 ist
ein Verschlußstück 16,
beispielsweise durch bekannte Schweißverfahren, dicht verbunden.
Das Verschlußstück weist
bei der hier gezeigten Ausführungsform einen
Deckelabschnitt 18 auf, der auf den Speicherbehälter 12 aufgesetzt
und mit diesem verbunden ist, sowie einen rohrförmigen Ansatz 20,
der sich vom Deckelabschnitt 18 aus in den Speicherbehälter 12 hinein
erstreckt und die Anzünderkammer 22 definiert.
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Ein Anzunder 24 ist in der
Anzünderkammer 22 mittels
eines Preßsitzes
aufgenommen. Die Fixierung kann auch über einen O-Ring oder ein Silikondichtmittel
erfolgen. Der Preßsitz
wird bei der hier dargestellten Ausführungsform dadurch erzeugt,
daß der
rohrförmige
Ansatz 20 eine konische Innenkontur 26 aufweist,
deren Durchmesser in Richtung auf das in den Speicherbehälter 12 hineinragende
freie Ende 28 des Ansatzes 20 zunimmt. Der Anzünder 24 wird hier
als vorgefertigte geschlossene Einheit verwendet.
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Das freie Ende 28 des Ansatzes 20 bildet
einen Endabschnitt 30 aus, auf dem eine Membrane oder Berstscheibe 32 fixiert
ist. Solange der Speicherbehälter 12 noch
nicht mit dem unter Druck stehenden Gas oder Fluid 14 gefüllt ist,
ist die Berstscheibe 32 von dem Anzünder 24 beabstandet.
Sobald jedoch das Fluid 14 in den Speicherbehälter 12 gefüllt ist,
wölbt sich
die Berstscheibe 32 durch den erhöhten Innendruck im Speicherbehälter 12 in
Richtung auf den Anzünder 24 und
beaufschlagt diesen so mit einer Kraft, daß der Anzünder 24 sicher in
der Anzünderkammer 22 gehalten
ist. Diese Stellung der Berstscheibe 32 ist in der Figur
durch strichpunktierte Linien dargestellt.
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Im Speicherbehälter 12 ist ferner
eine Brennkammer 34 ausgebildet, die einen pyrotechnischen Treibstoff 36 enthält, und
die den Ansatz 20 und die Berstscheibe 32 umgibt.
Die Wandung 38 der Brennkammer 34 ist vorzugsweise
aus einem gasdurchlässigen
Lochblech oder einem mit Durchgangsbohrungen versehenen Metallrohr
gebildet und mit einem Abschnitt der Wandung des Speicherbehälters 12 verbunden.
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Schließlich weist der Speicherbehälter 12 an seinem
dem Verschlußstück 16 gegenüberliegenden Boden
eine Auslaßöffnung 40 auf,
in die ein mit einer weiteren Berstscheibe oder Membran 42 verschlossenes
Diffusorgehäuse 44 eingesetzt
ist. Das Diffusorgehäuse 44 weist über seinen
Umfang verteilte Gasaustrittsöffnungen 46 auf,
die mit einem Gassack (hier nicht dargestellt) der Sicherheitseinrichtung
in Strömungsverbindung
stehen.
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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gasgenerators
wird das gleichzeitig als Anzünderträger dienende
Verschlußstück einstückig, beispielsweise
durch Fließpressen,
hergestellt und, soweit erforderlich, durch Bedrehen ausgewählter Bereiche nachbearbeitet.
Insbesondere wird die Anzünderkammer 22 mit
einer konischen Innenkontur 26 hergestellt, so daß der Anzünder 24 beispielsweise über einen
leichten Preßsitz,
als vorgefertigte geschlossene Einheit in die Anzünderkammer
eingesetzt werden kann und sich über
den weiteren Fertigungsverlauf nicht mehr verdreht oder herausfällt. Nach
dem Einsetzen des Anzünders 24 wird
die Berstscheibe 32 auf den Endabschnitt 30 der
Anzündkammer 22 aufgeschweißt. Zu diesem
Zeitpunkt ist zwischen der Berstscheibe 32 und dem Anzünder 24 ein
Spalt vorhanden, der auch verhindert, daß die Kunststoffumspritzung
des Anzünders 24 beim
Aufschweißen
der Berstscheibe 32 nicht anschmelzen kann.
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Anschließend werden die Kontakte des
Anzünders 24 in üblicher
Weise mit einer Haltevorrichtung fixiert, und das Verschlußstück 16 mit
Anzünder 24 und Berstscheibe 32 wird
auf den Speicherbehälter
aufgesetzt und mit diesem dicht, beispielsweise durch Schweißen, verbunden.
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Schließlich wird der Speicherbehälter durch eine
hier nicht dargestellte Befüllöffnung mit
dem Fluid 14 bzw. Gas befüllt. Der Gasdruck im Speicherbehälter 12 formt
nun die Berstscheibe 32 zum Anzünder 24 hin und beaufschlagt
diesen mit einer Kraft. Dadurch wird der Anzünder 24 fest in der
Anzünderkammer 22 fixiert
und in seiner Position gegen Verdrehen oder Durchdrücken beim
Anschließen
des Anzündersteckers
gesichert. Die auf den Anzünder 24 einwirkende
Kraft kann durch die Auswahl des Materials der Berstscheibe, die
Berstscheibendicke sowie den Berstscheibendurchmesser eingestellt werden.
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Im folgenden soll die Funktionsweise
des erfindungsgemäßen Gasgenerators
beschrieben werden.
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Sobald ein im Fahrzeug angeordneter
Sensor einen Fahrzeugunfall feststellt, erreicht ein elektrisches
Signal den Anzünder 24 des
Gasgenerators 10. Der Anzünder erzeugt einen Strom aus
heißen Partikeln
und Gasen, welche die Berstscheibe 32 zerreißen und
den in der Brennkammer 34 enthaltenen pyrotechnischen Treibstoff 36 entzünden. Durch den
Abbrand des pyrotechnischen Treibstoffes 36 werden heiße Gase
freigesetzt, die sich mit dem im Speicherbehälter 12 enthaltenen
Fluid, beispielsweise Luft, Stickstoff oder Argon, vermischen. Die gleichzeitige
Druckerhöhung
im Speicherbehälter 12 führt zu einem
Aufreißen
der Membran 42. Damit kann das Gasgemisch aus dem Speicherbehälter 12 über die
Gasaustrittsöffnungen 46 in
den Gassack der Sicherheitseinrichtung abströmen.