CN113165595A - 气体发生器、安全气囊模块、车辆安全系统及用于制造气体发生器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体发生器(100)、尤其用于车辆安全系统的气体发生器，所述气体发生器具有纵向轴线(La)、外壳体(34)，所述壳体被设计为压缩气体容器(35)，所述压缩气体容器在所述气体发生器的休止状态下填充有压缩气体，其中所述壳体(34)在壳体端部(10)处借助于焊接接缝(11)用封闭元件(50)被封闭，并且所述封闭元件(50)沿所述纵向轴线(La)从所述焊接接缝(11)延伸进入所述壳体(34)。所述壳体(34)具有用于减轻所述焊接接缝(11)的机械载荷的至少一个凹痕(4)，其中所述凹痕(4)的凹痕底部(6)安置在所述封闭元件(50)的轴向的纵向延伸尺寸(Le)的区域中。

Description

气体发生器、安全气囊模块、车辆安全系统及用于制造气体发 生器的方法

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的气体发生器，尤其是用于车辆安全系统的气体发生器。本发明还涉及一种具有气体发生器的安全气囊模块、一种具有气体发生器的车辆安全系统、以及一种用于制造气体发生器的方法。

从现有技术中已知气体发生器、尤其用于车辆安全系统的气体发生器，这些气体发生器被设定成在存在启用信号时按照预期提供或者生成确定量的气体，以便给例如可充气的安全气囊填充气体，以便例如保护人员防止与车辆的构件碰撞或者减轻这种碰撞。在此已知气体发生器，这些气体发生器具有纵向轴线、尤其被设计为管状的、具有外壳体，该外壳体被设计为压缩气体容器，该压缩气体容器在气体发生器的休止状态下填充有压缩气体。在此，这种已知的气体发生器的壳体在壳体端部处借助于焊接接缝用封闭元件封闭，其中封闭元件沿纵向轴线从焊接接缝延伸进入壳体。术语“在休止状态下”在此是指：气体发生器在其通过启用信号按照预期启用或触发(例如在已安装有气体发生器的车辆发生事故时就是如此)之前就已经填充有处于压力下的气体(即压缩气体)。为了使这种经预加载的压缩气体在按照预期启用气体发生器之前不能从气体发生器或气体发生器的壳体中逸出，被设计为压缩气体容器的这个壳体藉由封闭元件以压力密封的方式被封闭，该封闭元件借助于焊接接缝安置在壳体的壳体端部处或者在那与该壳体端部焊接。这种具有经预加载的压缩气体的气体发生器还被已知为术语“混合气体发生器”。

此外，已知这种气体发生器，这些气体发生器在其外壳体上还可以具有凹部或凹痕，该凹部或凹痕被设计为用于与气体发生器的其他构件共同作用或相互作用。这意味着，气体发生器的外壳体中的这种已知的凹痕与气体发生器的其他构件处于直接接触。这种凹痕例如可以用作用于定位或紧固其他构件的器件。

这种已知的气体发生器例如在文献DE 10 2017 100 857 A1中公开。在此描述的气体发生器具有纵向轴线和外壳体，该外壳体被设计为压缩气体容器，该压缩气体容器在气体发生器的休止状态下填充有压缩气体。在此，壳体在壳体端部处借助于焊接接缝用封闭元件被封闭，其中该封闭元件沿纵向轴线从焊接接缝延伸进入壳体。此外，在此公开的气体发生器在其外壳体上具有环绕的凹痕，该凹痕用作用于定位在壳体的内部区域中的被设计为限界盘的另一构件的支座。在此，限界盘沿其圆周接触凹痕并且位于该凹痕上。换种表述方式，这种已知的凹痕构成用于紧固气体发生器的支承在气体发生器的内部区域中的构件的止挡件或定位元件。因此，这种已知的凹痕被设计为用于与气体发生器的其他构件共同作用或相互作用，并且与气体发生器的其他构件处于直接接触。

例如在DE 10 2017 100 857 A1中公开的这种气体发生器不利的是：封闭元件与气体发生器的被设计为压缩气体容器的外壳体的壳体端部之间的焊接接缝必须相对高耗费地、尤其实心地并且具有相对较大的横截面来进行设计，以满足已知的载荷交变试验。术语“载荷交变试验(Lastwechseltest)”在此是指：在已知的气体发生器的规范范围内偶尔进行试验，其中使气体发生器经受交变的外部温度的多个循环，这应至少部分地模拟其直至其启用为止的寿命周期的范围。具体地由此是指：气体发生器的内部压力、尤其是其被设计为压缩气体容器的外壳体的内部压力由于气体发生器所经受的交变的温度循环而对应地周期性地提高或者降低。在此，压缩气体容器的壳体对应地(在压力由于温度升高而升高时)向外弹性变形或(在压力由于温度降低而降低时)向内弹性变形，尤其还紧邻焊缝发生弹性变形。由此，焊缝在循环交变中对应地受到或经受机械的拉应力和压应力。气体发生器应时常地成功地通过这种载荷交变试验，即将压缩气体容器向外以压力密封的方式封闭的焊缝在载荷交变试验中或之后保持其按照预期的功能，尤其保持定性的密封性。

在此背景下，本发明的目的在于，给出一种气体发生器，该气体发生器克服或者减少上述缺点并且/或者给出气体发生器的一种优化的设计，其中提高焊缝的强度。

此外，本发明的目的在于，给出一种经改进的安全气囊模块和一种经改进的车辆安全系统。本发明的目的还在于，给出一种经改进的用于制造气体发生器的方法，该方法克服上述缺点中的至少一个缺点。

根据本发明，这个目的在气体发生器方面通过专利权利要求1的主题来实现、在安全气囊模块方面通过专利权利要求9的主题来实现、在车辆安全系统方面通过专利权利要求10的主题来实现、并且在用于制造气体发生器的方法方面通过专利权利要求11的主题来实现。

为了实现开篇提及的目的，本发明提供一种气体发生器、尤其用于车辆安全系统的气体发生器，所述气体发生器具有纵向轴线、外壳体，所述外壳体被设计为压缩气体容器，所述压缩气体容器在所述气体发生器的休止状态下填充有压缩气体，其中所述壳体在壳体端部处借助于焊接接缝用封闭元件被封闭，并且所述封闭元件沿所述纵向轴线从所述焊接接缝延伸进入所述壳体，其中所述壳体具有用于减轻所述焊接接缝的机械载荷的至少一个凹痕，其中所述凹痕的凹痕底部安置在所述封闭元件的轴向的纵向延伸尺寸的区域中。在此，在外壳体中的凹痕的区域中具有径向向内指向的最大凹部的位置可以被理解为凹痕底部。

在本发明之前，本领域技术人员的普遍意见是，应尽可能避免开篇提及的已知气体发生器的压缩气体容器的外壳体中的任意凹痕，因为这种“不必要的”凹痕会不必要地弱化外壳体的结构。相对应地，迄今为止，只有当凹痕绝对需要与气体发生器的其他构件共同作用或相互作用的情况下，才会在已知的气体发生器的被设计为压缩气体容器的外壳体中引入凹痕，并且例如应当用作用于布置在壳体或压缩气体容器的内部中的其他构件的止挡元件、定位器件和/或紧固器件。例如通过从上文所述的DE 10 2017 100 857 A1中已知的限界盘令人印象深刻地示出这一点。

然而令人惊讶的是，通过本发明已证明可以有利的是：仅出于减轻焊缝的机械载荷的目的而在压缩气体容器中设置凹痕。在此，尤其关于开篇提及的载荷交变试验已证明：封闭元件借以封闭气体发生器的压缩气体容器或外壳体的壳体端部的焊缝借助壳体中的相对靠近焊缝安置的凹痕可以有利地减轻由载荷交变试验而引起的机械应力。通过仅用于减轻焊接接缝的机械载荷的凹痕，可以有利地补偿由载荷交变试验而自然地施加于焊接接缝的拉应力和/或压应力，或者可以藉由凹痕对应地成功通过载荷交变试验的更多循环。相对应地，焊缝可以藉由凹痕无缺陷地通过更长时间或更剧烈的载荷交变试验。因此，根据本发明的气体发生器的至少一个凹痕具有凹痕底部，该凹痕底部从外部观察可以理解为该至少一个凹痕的最深的位置或具有最大凹痕深度的位置，其中凹痕底部安置在封闭元件的轴向的纵向延伸尺寸的区域中。通过凹痕或其凹痕底部的这种布置或轴向定位，该至少一个凹痕被定位成使得凹痕完全可以用于对应地减轻焊接接缝的机械载荷。

气体发生器的外壳体可以是压缩气体容器，该压缩气体容器在气体发生器的休止状态下(即，当这个气体发生器尚未按照预期被启用时)具有经预加载的、处于压力下的气体或气体混合物。相应地，根据本发明的气体发生器被设计为混合气体发生器，该混合气体发生器例如可以具有例如在室温下压力为550bar的气体或由氩气、氦气、氧气或氮气的组所组成的气体混合物。尤其，根据本发明的气体发生器可以是所谓的管状气体发生器，其外壳体大体上对应于长形延伸的管，该长形延伸的管所具有的纵向延伸尺寸可以是其在径向方向上的延伸尺寸的几倍。

优选地，根据本发明的气体发生器的至少一个凹痕不具有其他特定于气体发生器的功能。具体地，这意味着，如上文所述，该至少一个凹痕唯独并且仅用于减轻焊缝的机械载荷，而不具有任何用于气体发生器的其他目的或功能。因此，该凹痕尤其无法满足用于与气体发生器的其他构件共同作用或相互作用的器件的功能，并且因此也无法用作定位装置、止挡装置或用于固定或紧固其他构件的器件。

尤其，气体发生器的外壳体在此被设计为管状的，其中该至少一个凹痕被设计为从外部径向向内延伸的凹部。

在根据本发明的气体发生器的实施方式中，焊接接缝可以根据对头焊接、尤其部分搭接的对头焊接的方式形成。具体地，壳体的壳体端部可以在此以其端侧的横截面以整个表面或部分搭接地依靠或者贴靠封闭元件的对应的配对表面，封闭元件在该配对表面处或借助该配对表面藉由焊缝被封闭。因此，与根据“T形接头”方式的焊接接缝不同，在此焊缝由待焊接的配对表面的彼此对接来呈现。在本发明的过程中观察到，在对头焊接、尤其部分搭接的对头焊接形式的焊接接缝中，该至少一个凹痕对减轻焊接接缝的机械载荷的有利影响是特别有效的，因为在此压力载荷和/或拉力载荷在所描述的载荷交变试验中以与另一种焊接接缝(例如根据“T形接头”方式的焊接接缝)不同的方式起作用。

优选地，封闭元件被设计为气体发生器的外部壳体的区域。在此，封闭元件可以形成端侧的封闭装置或气体发生器的端侧端部，并且因此还形成压缩气体容器的轴向或端侧的终止部。此外，封闭元件还可以被设计为点火器单元，并且尤其包括烟火式助推载料(优选地呈松散散装的烟火式成形体的形式)，并且优选地包括作为预装配组件的电烟火式点火器。这两个组件(电烟火式点火器和助推载料)在此还可以呈对应更大的单个结构单元、具有对应更大量的烟火技术的高增压的点火器的形式存在。

封闭元件还可以沿纵向轴线向外伸出外壳体。在此，封闭元件可以形成整个气体发生器的轴向端头。

封闭元件尤其可以被设计为实心的构件，在垂直于气体发生器的纵向轴线的截平面中观察，该构件在焊接接缝的区域中具有比壳体端部更大的材料厚度，尤其是壳体端部的材料厚度的1.2至3倍、进一步尤其1.5至2.5倍、优选2倍。由于焊接接缝的区域中的封闭元件比壳体或对应地在那里与封闭元件焊接的壳体端部更厚或更重，因此在载荷交变试验(即压缩气体容器的内部压力波动)期间，封闭元件也表现得不同，或者如同较薄的壳体端部那样对应不那么剧烈地弹性变形。这意味着，该至少一个凹痕在此可以特别好地实现焊接接缝的机械载荷减轻，而当两个构件(封闭元件和壳体端部)具有大致类似的材料厚度或者封闭元件在此甚至可能具有更小的材料厚度时，情况与此相反。

本发明的实施方式提出，多个凹痕径向环绕地、尤其在沿气体发生器的纵向轴线大体上相同的轴向位置处安置在壳体上。这例如可以有利地用单个制造步骤通过可以从外部向内会聚的压接工具来实现，该压接工具具有用于待制造的凹痕数量的对应数量的压接钳口，而无需使工具或气体发生器的壳体处于旋转运动中。

替代于此，至少一个凹痕可以被设计为连续的径向环绕的凹部，该凹部将壳体的在凹痕的区域中的外直径减小为凹痕直径。在此提出，在制造这种环绕的凹痕时使用滚压工具，该滚压工具在一个或多个径向环绕的滚压步骤中将对应的凹痕引入壳体。

优选地，凹痕底部朝向壳体端部被定位在5mm至30mm、尤其10mm至20mm、优选15mm的轴向间距处，并且凹痕底部优选地大体上安置在封闭元件的轴向的纵向延伸尺寸的中部。通过凹痕底部或凹痕本身朝向壳体端部以及因此那里的焊缝的这种相对靠近的位置，可以最佳地实现焊接接缝的机械载荷减轻。优选地，在凹痕底部的位置处的最大径向凹部被设计为凹痕深度，尤其具有在0.5mm至2mm的范围内、优选1mm的深度。

本发明的优选的实施方式具有凹痕底部，该凹痕底部由第一凹痕侧面和第二凹痕侧面构成，其中这两个凹痕侧面形成壳体的倾斜地径向向内彼此会聚的外部区段，这些外部区段以尤其具有1mm至4mm范围内、优选2mm的值的半径在凹痕底部的位置处相遇。进一步优选地，该至少一个凹痕具有凹痕开口角度，该凹痕开口角度具有160°至170°、尤其165°的值。

在这些上文提及的值中，可以实现最佳的焊接接缝的机械载荷减轻，或者可以在载荷交变试验中或之后实现焊缝的最佳的较高强度。

尤其，该至少一个凹痕被设计为塑性变形部，尤其呈气体发生器的外壳体上的卷边部、翻边部、压印部或滚压部的形式，其中该至少一个凹痕可以在气体发生器的内部压力升高时向外运动，尤其在大体上垂直于气体发生器的纵向轴线的运动方向的方向上运动。由此，气体发生器的外壳体的凹痕安置在其上的区域几乎可以根据“肘节连接(Kniegelenk)”的方式方法径向向外和径向向内偏转，或者伴随着压缩气体容器中的对应内部压力的改变(如在上文描述的载荷交变试验就是如此)而弹性地运动，并且因此可以吸收一部分机械应力，尤其可以吸收拉应力和/或压应力，并且由此对应地减轻焊接接缝的机械载荷。

焊接接缝可以尤其径向环绕地被设计为激光焊接缝、电阻焊接缝或摩擦焊接缝，优选地被设计为MIG、MAG或超声波焊接缝。

本发明的另一个并列的方面涉及一种安全气囊模块，所述安全气囊模块具有能够由根据本发明的气体发生器充气的安全气囊、以及用于将所述安全气囊模块安置在车辆上的紧固装置。得到与已经结合根据本发明的气体发生器给出的这些优点相似的优点。

本发明的额外并列的方面涉及一种车辆安全系统，尤其是用于保护人员、例如车辆乘员或行人的车辆安全系统，所述车辆安全系统具有：能够由根据本发明的气体发生器充气的、作为安全气囊模块的部件的安全气囊；以及电子控制单元，借助于所述电子控制单元能够在存在触发情况时启用根据本发明的气体发生器。得到与已经结合根据本发明的气体发生器给出的这些优点相似的优点。

本发明的另一个并列的方面涉及一种用于制造气体发生器、尤其根据本发明的气体发生器的方法，所述方法具有以下步骤：

a)提供用于所述气体发生器的尤其管状的外壳体，所述壳体具有轴向侧的壳体端部，其中所述壳体端部形成所述壳体的开口；

b)从外部制造所述壳体中至少一个凹痕，其中所述至少一个凹痕仅用于减轻焊接接缝的机械载荷，而不用于其他特定于气体发生器的功能，尤其不用于定位、紧固或定向。

在步骤b)中，尤其可以将至少一个凹痕制造成卷边部、翻边部、压印部或滚压部的形式。

在此，尤其可以将该至少一个凹痕制造成呈径向环绕地、尤其在沿气体发生器的纵向轴线大体上相同的轴向位置处的多个凹痕的形式，或者呈连续的径向环绕的凹部的形式，该凹部在该至少一个凹痕的区域中将壳体的外直径减小到凹痕直径。

可以实现的是，在此作为已经预装配的气体发生器组件的组成部分来提供用于所述气体发生器的外壳体，其中所述壳体被设计为压缩气体容器，并且给所述壳体填充优选具有400bar至600bar范围内的压力的压缩气体，并且向外借助于所述焊接接缝优选径向环绕地以压力密封的方式封闭所述壳体。

优选地，还可以作为独立的构件来提供用于所述气体发生器的外壳体，其中在制造所述至少一个凹痕之后进行以下另外的步骤：

c)将用于所述气体发生器的其他构件安装在所述壳体内；

d)给所述壳体填充优选具有400bar至600bar范围内的压力的压缩气体；

e)在所述壳体端部和所述壳体的与所述壳体端部轴向相反的另一端部处以压力密封的方式封闭所述壳体；以及

f)任选进一步安装用于所述气体发生器的其他构件，尤其在端侧将扩散器安置到所述壳体上。

这种制造方式具有如下优点：在将压缩气体填充到壳体中之前，焊缝已经通过至少一个凹痕被机械预紧。在此，机械应力可以在焊接接缝中适应或者高到如下程度，使得在填充压缩气体之后，最大应力低于(没有设置用于减轻焊接接缝的机械载荷的凹痕的)可类比的焊接的压缩气体容器的值。此外，可以在此在经填充的压缩气体容器并且在开篇所述的载荷交变试验中最低的指定温度下、尤其在温度为-40℃时，不发生机械应力的逆转。这意味着，在此在载荷交变试验中，有利地减小或“阻断”机械应力峰值，并且因此可以提高焊接接缝针对载荷交变试验的强度。

下面将借助实施例参照示意性附图详细地阐述本发明：

在附图中：

图1示出了根据本发明的气体发生器的纵截面视图；

图2以展示减少的构件的方式示出了根据本发明的气体发生器的部分区域的放大图示；

下面针对相同的构件以及作用相同的构件使用相同的附图标记。

图1示出了穿过气体发生器100的纵截面，该气体发生器具有纵向轴线La和外壳体34，该壳体是管状地或大体上柱状地构造的，其中在壳体34的端侧处安置有具有第一爆裂元件52的封闭元件50，以在壳体34的这里的壳体端部10处借助焊接接缝11以压力密封的方式封闭该壳体。在壳体34的与壳体端部10轴向相反的端部处设计有流出开口36，该流出开口借助于具有第二爆裂元件60的封闭件62以压力密封的方式被封闭，其中优选地，第二爆裂元件60焊接到封闭件62上，并且该封闭件进而焊接到流出开口36上。在此，这些构件(封闭元件50、第一爆裂元件52、封闭件62和第二爆裂元件60)全部由金属、尤其钢形成。气体发生器100的壳体34在气体发生器的休止状态下(即在时间上在启用该气体发生器之前)填充有优选具有室温下压力为400bar至600bar的压缩气体或压缩气体混合物，因此壳体34还构成压缩气体容器35。

封闭元件50被设计为由金属制成的实心的构件，该构件的材料厚度或材料强度优选地至少在封闭件50的部分区域上大于壳体34的材料厚度。在与气体发生器100的纵向轴线La垂直的截平面E中观察，封闭元件50尤其在焊接接缝11的区域中具有沿这个截平面E大约2.5倍的壳体端部10的材料厚度。优选地，封闭元件50被设计为呈盖形式的旋转对称的构件，该盖沿或平行于气体发生器100的纵向轴线La以其盖底部延伸进入壳体34。在此，封闭元件50的盖底部具有相对较小的居中开口，该开口被第一爆裂元件52以压力密封的方式封闭，其方式为第一爆裂元件52被焊接在封闭元件50处或其上。

在此，封闭元件50与壳体34以如下方式焊接，使得该封闭元件从外部安置或者定位到壳体端部10上，并且根据对头焊接的方式方法优选通过径向环绕的连续的焊缝或通过焊接接缝11与壳体端部10焊接或焊接到其上。在此，封闭元件50不完全覆盖壳体端部10的径向横截面，而是壳体端部10的径向横截面径向向外略微伸出封闭元件50的径向终止轮廓，因此在此根据部分搭接的对头焊接的方式方法来形成焊接接缝11。相应地，封闭元件50是并且也用作气体发生器100的外壳体的部分或区域。

如在图1中展示的封闭元件50被设计为点火器单元38，该点火器单元可以在装配气体发生器100时作为预制的结构单元提供，其中点火器单元38包括以下构件。点火器42，该点火器安装到点火器载体40中并且由该点火器载体固持或者固定；烟火式助推载料44，该助推载料被容纳在点火室46中；以及填充体48，该填充体沿轴向定位在助推载料44与点火载体40或点火器42之间并且被设计为(例如由硅酮泡沫制成的)可压缩的元件，以便将助推载料44固定就位或者以便在制造气体发生器100时用作助推载料44的对应的体积补偿件。在未展示的变体中，助推载料44还可以被省去或者直接整合在点火器42中，该点火器于是对应地更长地构造为所谓的高增压的点火器并且几乎可以延伸过封闭元件50的整个内部长度。点火载体40优选地由金属、尤其钢形成，并且被焊接至封闭元件50。

在气体发生器100的外壳体34中形成有具有凹痕底部6、第一凹痕侧面8和第二凹痕侧面9的凹痕4，其中这两个凹痕侧面8、9形成壳体34的倾斜地径向向内彼此会聚的外部区段，这些外部区段以半径R在凹痕底部6的位置处相遇或在那过渡到彼此中。如在图1中展示的凹痕4作为径向环绕的连续的凹痕或凹部，该凹痕或凹部从外部径向向内延伸并且在此在凹痕底部6处具有其最大的深度，即凹痕深度T(参见图2)。壳体34的外直径在那里，即在凹痕底部6的位置处减小为凹痕直径D(参见图2)，该凹痕直径在那里还形成整个凹痕4或凹痕4的对应整个轴向的纵向延伸部分的最小外直径。

在此，凹痕底部6在封闭元件50的轴向的纵向延伸尺寸Le的区域中大体上居中地安置在壳体34中。由此在图1中展示的凹痕4唯独并且仅用于减轻焊接接缝11的机械载荷。在此，可以有利地补偿由周期性的载荷交变试验而自然地施加于焊接接缝的拉应力和/或压应力，或者如上文中已经解释的，可以藉由凹痕对应成功地通过载荷交变试验的多个循环。在此，凹痕4或其凹痕底部6尤其相对靠近于焊接接缝11或截平面E定位，以便有利地实现焊接接缝11的机械载荷减轻。

凹痕4可以在气体发生器100的内部压力升高时向外运动或者可以在气体发生器100的内部压力降低时向内运动，尤其可以在大体上垂直于气体发生器100的纵向轴线La的运动方向B的方向上运动。这在图1中通过具有附图标记“B”的双箭头符号来展示。具体地，这意味着，如在图1中展示的气体发生器100中，在温度提高时，气体发生器100的内部压力或压缩气体容器35的内部压力升高，并且气体发生器100的壳体34自然地向外进行对应的膨胀或补偿运动，或者经受这种膨胀或补偿运动。在这个过程中，凹痕4对应地一并向外运动或者向外位移，这由运动方向B的向外的箭头符号展示。当在温度下降的情况下气体发生器100的内部压力或压缩气体容器35的内部压力下降时，凹痕4对应相反地或在另一方向上运动，这在上文所描述的载荷交变试验下就是如此。因此，凹痕4几乎可以根据“肘节连接”的方式方法在运动方向B上径向向外和径向向内偏转，或者伴随着压缩气体容器35中对应内部压力的改变而弹性地运动，并且因此可以吸收一部分机械应力，尤其由载荷交变试验造成的拉应力和/或压应力，并且由此对应地减轻焊接接缝11的载荷。

在点火器单元38或封闭元件50的轴向下游布置有气体通过元件56，该气体通过元件作为大体上轴向平坦的元件尤其通过力配合沿其径向圆周贴靠壳体34的内侧37并且界定在其轴向下游的朝向封闭元件50的燃烧室14。燃烧室14包括多个单独的燃料体18，这些燃料体共同形成燃料床16。气体通过元件56例如被实施为盘状的孔板或延展金属，并且从壳体端部10的一侧被推入或者压入到壳体34中，使得该气体通过元件邻接一部分燃料体18并且将这些燃料体以及因此甚至整个燃料床16固持在预定的位置中。

燃料床16沿其轴向延伸尺寸的大部分被燃料笼26包围。在此燃料笼26被设计为气体可通过的、锥形会聚的中空体(例如由孔板或延展金属制成)并且通过该燃料笼的较宽的开放端部指向气体通过元件56的定向方式来安装。燃料笼26的相反的、较窄的开放端部由燃烧室底部28以封闭的方式遮盖，该燃烧室底部在此可以被视为一种用于燃料笼26的盖板或封闭件并且被设计为锅状的、气体不可透过的金属件。与燃烧室底部28一起构造的燃料笼26在此尤其还具有用于燃料体18的容器的功能，或者可以在制造气体发生器100时用作一种用于燃料体18的填充漏斗或填充容器。

被设计为大体上盘状的构件的过滤器30以连接在轴向下游的方式连接燃烧室底部28，并且该过滤器优选由金属形成(尤其作为网状针织物、网状编织物、孔板或延展金属)，并且该过滤器形成被设计成极其薄的或者在轴向延伸尺寸方面节省空间的过滤器，并且该过滤器优选用作用于颗粒和气体的过滤器。

具有多个穿通开口33的、由金属制成的端部盘32连接在过滤器30的轴向下游(大体上被设计为扁平的盘)，并且该端部盘抵接气体发生器100的壳体34的、从柱形区域过渡为锥形区域的区段。端部盘32可以仅安置或者抵接在壳体34的这个区段中，或者为了更好地进行固定还可以被压入到该区段中。有利地，在此端部盘32的与过滤器30背离的端侧的轮廓适配于壳体34在从柱形区域到锥形区域的上述过渡部的区段中的轮廓。端部盘32在轴向方向上也可以被视为燃烧室14的终止件或终止元件。

如之前描述的，气体发生器100的壳体34在与由封闭元件50封闭的壳体端部10相反的轴向端部处具有锥形地径向向内会聚的轮廓，该轮廓在流出开口36中结束，该流出开口也可以被视为用于燃烧气体或要从压缩气体容器35中流出的气体的整个流出开口。流出开口36在休止状态下(即，在气体发生器100被触发或启用之前)以气密的方式被封闭件62和与其固定连接的第二爆裂元件60封闭。

在图1中展示的气体发生器100或其压缩气体容器35在气体发生器100的休止状态下被填充尤其在室温下压力为550bar的经预加载的压缩气体或例如由氩气、氦气、氧气或氮气的组所组成的气体混合物。这种预先储存的压缩气体也被称为冷气体。因此，在图1中根据本发明的气体发生器100的设计示出了所谓的混合气体发生器。用于压缩气体容器35的相应地轴向相反的、气密式的封闭件一方面是具有第一爆裂元件52的封闭元件50，并且另一方面是包括带有第二爆裂元件60的封闭件62的封闭单元。因此，在这两个气密式的封闭件内存在压缩气体，该压缩气体尤其因此也位于燃料体18之间或者包围这些燃烧体。

以轴向地连接在气体发生器100的壳体34的具有封闭件62的轴向端部的下游的方式，具有出口开口66的扩散器64固定地连接至壳体34的外侧12，其中扩散器64可以被焊接到壳体34上，尤其可以通过激光焊接、摩擦焊接或电阻焊接或者通过力配合的并且/或者形状配合的连接(例如卷边连接或滚压连接)被固定在那里。扩散器64也可以被理解为气体发生器100的几乎连贯的外部壳体并且能够通过其出口开口66(也可以被设计为仅呈唯一的出口开口66的形式)使气体从气体发生器100流出或导出到其周围环境中、尤其导出到与气体发生器100连接的(未展示的)待充气的气囊中。

根据本发明的气体发生器100的工作方式借助图1如下地进行描述。在存在使气体发生器100从休止位置进入到启用状态或触发状态的启用信号的情况下，首先启用点火器42(其作为优选地预先制成的、可以包括一种或多种烟火式载料(未展示)的结构单元)，其方式为在点火器42的内部形成对应较高的压力，该压力使点火器42的一部分外封皮打开或者撕裂并且释放热的点火气体或点火颗粒，这些点火气体或点火颗粒点燃助推载料44并且促使其燃烧。随后在点火室46内形成内部压力，该内部压力在超出对应的极限值的情况下使第一爆裂元件52打开或者撕裂，以将热的点火气体或点火颗粒引向燃烧室14中，尤其引向在轴向上最靠近的燃料体18上或引向该燃料体处。在此还可以设想的是，助推载料44不是(如在图1中所展示的)被设计成与点火器42分开的，而是已经被整合到这个点火器中，由此与在图1中所描绘的点火器相比，可以得到可能对应地在轴向上更长地构造的点火器42。随后燃料体18点燃或者燃烧并且对应地形成气体或燃烧气体。通过所形成的(热)气体，使燃烧室14中的内部压力相对快速地提高，从而使得除了预先储存在那里的压缩气体的已经在气体发生器的休止状态下在燃烧室14中占主导的压力之外，还形成另外的压力或超压，其方式为使得在超出对应的压力阈值的情况下使第二爆裂元件60打开。优选地，在此首先仅将一定部分的预先储存在压缩气体容器35中的压缩气体(即一部分冷气体)排出到扩散器64中，以便随后进一步将其引导到(未展示的)可充气的安全气囊或安全气囊模块中。由此有利地获得安全气囊或安全气囊模块在机械方面较低的初始载荷，原因在于由此能够使安全气囊几乎“柔和地”开始展开或者使安全气囊模块“柔和地”打开。只有在一定量的冷气体通过出口开口66从壳体34流出之后，由于燃料体18燃烧所形成的热气体才可以在一定程度上伴流并且同样离开壳体34和扩散器64，以便按照预期完全填充安全气囊。气体从气体发生器中流出的这样的特性或这样的压力-功率曲线(该压力-功率曲线通过如下内容得到：即首先仅从气体发生器释放出一定的较少的气体量并且较大的气体量在时间上有偏差地随后在某种程度上伴流)还被已知为术语“S-Slope”，并且通常被当作是非常有利的，原因在于由此可以在一开始柔和地或者节省材料地用气体填充待充气的安全气囊或包括这个安全气囊的安全气囊模块，以便随后在一定的时间之后可以使剩余量的充气气体流入。

如在图1中所描绘的，产生的气体沿气体流G流动，该气体流的流动路径象征性地借助于以多个箭头符号贯穿的线来展示。相应地，气体或充气气体从燃料笼26的内部区域朝向过滤器30的方向流动穿过该燃料笼的锥形的、气体可通过的侧壁。在此自然可以实现的是，气体在燃料笼26的整个纵向延伸尺寸上从其内部区域(其中储存有另外的燃料体24的大部分)、穿过燃料笼26的气体可通过的侧壁朝向其外部区域流动，以便在由燃料笼26和气体发生器100的壳体34的内侧37构成的空间内朝向过滤器30的方向流动。随后所产生的气体于是可以流动穿过过滤器30，由此对气体进行进一步的冷却或过滤，以便可以穿过穿通开口33并且进一步地通过流出开口36流到扩散器64的内部空间中，这是因为第二爆裂膜片60已经由于超压而被打开，如在更上文中所描述的。所产生的气体现在可以在扩散器64的内部空间中与冷气体或剩余量的冷气体混合(该剩余量的冷气体在这个时间点仍存在于压缩气体容器35中并且该剩余量的冷气体大体上与所产生的气体同时地同样通过流出开口36流到扩散器64的内部空间中)并且随后可以流过扩散器64穿过其出口开口66流到气体发生器100的外部区域中、流向或者流到可充气的安全气囊(未展示)中。扩散器64在此还用作所产生的气体和预先储存的压缩气体(冷气体)的混合室。

替代于此还可以实现的是，燃料体18的燃烧快速地进行，其方式为使得在压缩气体容器35的端部也对应快速地形成对应形成的气体(燃烧气体)或者使气体流动到那里，从而使得在打开第二爆裂元件60的情况下，预先储存的冷气体和所形成的气体(燃烧气体)可以通过流出开口36大体上同时流出。

在图2中以展示减少的构件的方式示出了(如在图1中展示的)根据本发明的气体发生器的部分区域的放大图示。具体地，图2在此示出了壳体34，该壳体借助于焊接接缝11用封闭元件50封闭。为了清楚起见，在此展示封闭元件50，该封闭元件不具有内部的构件(例如点火器、点火器载体或助推载料)，并且该封闭元件具有简化的盖底部，而不具有第一爆裂元件。此外，还展示了气体通过元件56和燃料体18的部分区域。图2应如下详细地展示如已经基于图1在上文中描述的凹痕4的形成和位置。凹痕4作为径向环绕的凹部以其凹痕底部6被定位在轴向相对于壳体端部10的间距A处。在此，间距A被选择成使得凹痕4足够靠近焊接接缝11定位，以实现上文描述的焊接接缝11的机械载荷减轻。在此具体地，凹痕底部6朝向壳体端部10被定位在5mm至30mm、尤其10mm至20mm的间距A处并且尤其最佳地被定位在15mm的间距A处。此外，凹痕4在其凹痕底部6的位置处具有作为相对于壳体34的凹痕4附近的外直径的最大的凹部的凹痕深度T，其中凹痕深度T具有在0.5mm至2mm范围内的值，优选地具有1mm的最佳值。在凹痕底部6的位置处，凹痕直径D被设计为凹痕4的最小外直径。在壳体34的邻接凹痕4的大体上连续的外直径为40mm时，凹痕直径D具体地具有在37mm至39mm范围内的值，尤其具有38mm的最佳值。

上述15mm的参数间距A、1mm的凹痕深度以及38mm的凹痕直径D的最佳值是对于根据本发明的气体发生器的爆裂行为从各种测试或模拟中得出的凹痕4的最佳设计方案，以便实现焊接接缝11的最佳的机械载荷减轻。在此具体地使上述参数改变或变化，并且相应地测量焊接接缝11的区域处或其中的机械应力。此外，观察发生器的相关的爆裂行为，其中通过模拟对气体发生器的壳体进行加载，直至其机械结构或强度失效。

图2还示出，凹痕4具有凹痕开口角度S，该凹痕开口角度在第一凹痕侧面8与第二凹痕侧面9之间测量并且表明了凹痕侧面8、9相对较平坦地彼此会合。具体地，凹痕开口角度S具有在160°至170°的范围内的值，并且上述模拟尤其给出最佳的凹痕角度为165°。

附图标记清单

4 凹痕

6 凹痕底部

8 第一凹痕侧面

9 第二凹痕侧面

10 壳体端部

11 焊接接缝

12 外侧

14 燃烧室

16 燃料床

18 燃料体

26 燃料笼

28 燃烧室底部

30 过滤器

32 端部盘

33 穿通开口

34 壳体

35 压缩气体容器

36 流出开口

37 内侧

38 点火器单元

40 点火器载体

42 点火器

44 助推载料

46 点火室

48 填充体

50 封闭元件

52 第一爆裂元件

56 气体通过元件

60 第二爆裂元件

62 封闭件

64 扩散器

66 出口开口

100 气体发生器

La 纵向轴线

Le 纵向延伸尺寸

G 气体流

R 半径

A 间距

T 凹痕深度

D 凹痕直径

S 凹痕开口角度

E 截平面

B 运动方向

Claims (14)

1.一种气体发生器(100)、尤其用于车辆安全系统的气体发生器，所述气体发生器具有纵向轴线(La)、外壳体(34)，所述外壳体被设计为压缩气体容器(35)，所述压缩气体容器在所述气体发生器的休止状态下填充有压缩气体，其中所述壳体(34)在壳体端部(10)处借助于焊接接缝(11)用封闭元件(50)封闭，并且所述封闭元件(50)沿所述纵向轴线(La)从所述焊接接缝(11)延伸进入所述壳体(34)，

其特征在于，

所述壳体(34)具有用于减轻所述焊接接缝(11)的机械载荷的至少一个凹痕(4)，其中所述凹痕(4)的凹痕底部(6)安置在所述封闭元件(50)的轴向的纵向延伸尺寸(Le)的区域中。

2.根据权利要求1所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个凹痕(4)不具有其他特定于气体发生器的功能，并且/或者所述外壳体(34)被设计为管状的，其中所述至少一个凹痕(4)被设计为从外部径向向内延伸的凹部，并且/或者所述焊接接缝(11)根据对头焊接、尤其部分搭接的对头焊接的方式形成。

3.根据权利要求1或2所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述封闭元件(50)被设计为所述气体发生器(100)的外部壳体的区域和/或点火器单元(38)，并且/或者所述封闭元件(50)沿所述纵向轴线(La)向外伸出所述外壳体(34)。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述封闭元件(50)被设计为实心的构件，在垂直于所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)的截平面(E)中观察，所述构件在所述焊接接缝(11)的区域中具有比所述壳体端部(10)更大的材料厚度，尤其是所述壳体端部(10)的材料厚度的1.2至3倍、进一步尤其1.5至2.5倍、优选2倍。

5.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

多个凹痕(4)径向环绕地、尤其在沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)大体上相同的轴向位置处安置在所述壳体(34)上，或者所述至少一个凹痕(4)被设计为连续的径向环绕的凹部，所述凹部在所述凹痕(4)的区域中将所述壳体(34)的外直径减小为凹痕直径(D)。

6.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述凹痕底部(6)朝向所述壳体端部(10)被定位在5mm至30mm、尤其10mm至20mm、优选15mm的轴向间距(A)处，并且优选地大体上安置在所述封闭元件(50)的轴向的纵向延伸尺寸(Le)的中部，并且/或者在所述凹痕底部(6)的位置处的最大径向凹部被设计为凹痕深度(T)，尤其具有在0.5mm至2mm的范围内、优选1mm的深度。

7.根据至少权利要求6所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述凹痕底部(6)由第一凹痕侧面(8)和第二凹痕侧面(9)构成，其中所述两个凹痕侧面(8，9)形成所述壳体(34)的倾斜地径向向内彼此会聚的外部区段，所述外部区段以尤其具有1mm至4mm范围内、优选2mm的值的半径(R)在所述凹痕底部(6)的位置处相遇，并且/或者所述至少一个凹痕(4)具有凹痕开口角度(S)，所述凹痕开口角度具有160°至170°、尤其165°的值。

8.根据前述权利要求1至7中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个凹痕(4)被设计为塑性变形部，尤其呈所述气体发生器(100)的外壳体(34)上的卷边部、翻边部、压印部或滚压部的形式，其中所述至少一个凹痕(4)能够在所述气体发生器(100)的内部压力升高时向外运动，尤其在大体上垂直于所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)的运动方向(B)的方向上运动，并且/或者所述焊接接缝(11)被设计为尤其径向环绕的激光焊接缝、电阻焊接缝或摩擦焊接缝。

9.一种安全气囊模块，所述安全气囊模块具有气体发生器(100)、能够由所述气体发生器(100)充气的安全气囊以及用于将所述安全气囊模块安置在车辆上的紧固装置，

其特征在于，

所述气体发生器(100)是根据权利要求1至8中的至少一项设计的。

10.一种车辆安全系统，尤其是用于保护人员、例如车辆乘员或行人的车辆安全系统，所述车辆安全系统具有：气体发生器(100)；能够由所述气体发生器充气的、作为安全气囊模块的部件的安全气囊；以及电子控制单元，借助于所述电子控制单元能够在存在触发情况时启用所述气体发生器(100)，

其特征在于，

所述气体发生器(100)是根据权利要求1至8中的至少一项设计的。

11.一种用于制造气体发生器(100)、尤其根据权利要求1至8之一所述的气体发生器的方法，所述方法具有以下步骤：

a)提供用于所述气体发生器(100)的尤其管状的外壳体(34)，所述壳体具有轴向侧的壳体端部(10)，其中所述壳体端部(10)形成所述壳体(34)的开口；

b)从外部制造所述壳体(34)中的至少一个凹痕(4)，其中所述至少一个凹痕(4)仅用于减轻焊接接缝(11)的机械载荷，而不用于其他特定于气体发生器的功能，尤其不用于定位、紧固或定向。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

将所述至少一个凹痕(4)制造成呈径向环绕的、尤其在沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)大体上相同的轴向位置处的多个凹痕(4)的形式，或呈连续的径向环绕的凹部的形式，所述凹部在所述至少一个凹痕(4)的区域中将所述壳体(34)的外直径减小到凹痕直径(D)。

13.根据权利要求11至12之一所述的方法，

其特征在于，

作为已经预装配的气体发生器组件的组成部分来提供用于所述气体发生器(100)的外壳体(34)，其中所述壳体(34)被设计为压缩气体容器(35)，并且给所述壳体填充优选具有400bar至600bar范围内的压力的压缩气体，并且向外借助于所述焊接接缝(11)优选径向环绕地以压力密封的方式封闭所述壳体。

14.根据权利要求11至12之一所述的方法，

其特征在于，

作为独立的构件来提供用于所述气体发生器(100)的外壳体(34)，其中在制造所述至少一个凹痕(4)之后进行以下另外的步骤：

c)将用于所述气体发生器(100)的其他构件安装在所述壳体(34)内；

d)给所述壳体(34)填充优选具有400bar至600bar范围内的压力的压缩气体；

e)在所述壳体端部(10)和所述壳体(34)的与所述壳体端部(10)轴向相反的另一端部处以压力密封的方式封闭所述壳体(34)；以及

f)任选进一步安装用于所述气体发生器(100)的其他构件，尤其在端侧将扩散器(64)安置到所述壳体(34)上。

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